vignette|Recyclage du plomb de batteries au plomb.
La collecte et le recyclage des piles et des batteries est l'activité visant à récupérer les métaux stratégiques, toxiques, rares, précieux ou économiquement valorisables présents dans les piles et les batteries, ou d'autres composants des batteries (acides et plastique notamment). Il vise aussi à réduire la quantité de piles et de batteries retrouvée dans les ordures ménagères (en dépit du tri sélectif) quand et là où il existe, et en dépit des interdictions et logos précisant que les piles et batteries ne doivent pas être jetées avec les ordures ménagères, car sources d'accumulation (évitables) de métaux lourds et d'autres produits chimiques qui contaminent les sols, polluent l'eau et l'air..
Le recyclage des piles et batteries est une activité très polluante, et dangereuse pour la santé et l'environnement si elle n'est pas pratiquée de manière conforme aux bonnes pratiques du recyclage (des métaux non ferreux et des acides en particulier). L'essor des véhicules électriques et hybrides augmente fortement le volume de batteries mises sur le marché, renforçant les enjeux environnementaux de gestion en fin de vie de ces batteries.
Jusqu'en 2009 les quantités recyclées étaient faibles. Elles étaient collectées par divers opérateurs pour être recyclées, mais sans garantie de traçabilité (ces batteries pouvaient être broyées au même titre que des batteries au plomb) ni de recyclage ou valorisation de toutes les matières (polluantes ou non). À l’instar des manufacturiers pneumatiquesAliapur., les constructeurs automobiles se sont groupés pour créer une filière identifiée, traçable et sûre pour le recyclage des batteries de leurs véhicules ; avec des industriels du recyclage et de la récupération, ils affirment pouvoir garantir la traçabilité, de la collecte à l’émission du certificat de recyclage. En théorie, certains matériaux (cobalt, lithium, cuivre…) ont, ensemble, une valeur telle que leur récupération assure la rentabilité économique de la filière naissante du recyclage.. Les tonnages de piles et batteries recyclées chaque année augmentent, mais d'importants progrès restent à faire. Par exemple, en France, en 2023, 349 milliers de tonnes de piles et batteries ont été mises sur le marché, mais seules 203 milliers de tonnes (soit 54,6 %) ont été collectées pour être recyclées..
Types thumb|Point de recyclage à l'École polytechnique de Gdańsk. Théoriquement, tout type de piles (alcalines, salines, etc.), et d'accumulateurs de types nickel-cadmium (Ni-Cd), nickel-hydrure métallique (Ni-MH), lithium-ion (Li-ion) et nickel–zinc (Ni-Zn) peut et doit être recyclés, selon la législation de la plupart des pays, mais certaines le sont plus que d'autres.
Ainsi, aux États-Unis, les batteries au plomb ne sont recyclées qu'à près de 90 %...
Des cas particuliers sont piles et accumulateurs utilisés dans certains équipements militaires, et/ou dans les équipements destinés à être lancés dans l’espace (cadrés en France par les articles R.543-124 à R.543-134 du Code de l'environnementhttps://www.legifrance.gouv.fr/codes/section_lc/LEGITEXT000006074220/LEGISCTA000006176998/2019-10-11/.
Batteries au plomb vignette|Batteries au plomb récupérées par un garagiste et destinées au recyclage.
Ce type recoupe, entre autres, les batteries de voiture, de cart de golf, , les , les batteries de motocyclettes ainsi que certaines batteries commerciales.
On recycle ces dernières en les découpant, en neutralisant l'acide et en séparant les polymères du plomb. Le matériau ainsi récupéré est recyclé de plusieurs manières, dont la reconstruction de nouvelles batteries.
Plusieurs villes offrent un service de recyclage des batteries au plomb. Dans certains États américains et certaines provinces canadiennes, les batteries au plomb sont consignées.
Piles oxyde d'argent-zinc Principalement utilisées dans les montres, les jouets et certains équipements médicaux, les piles oxyde d'argent-zinc contiennent une petite quantité de mercure.
Batteries lithium-ion vignette|upright=0.5|left|Logo Recyclage des batteries Li-ion. Le nombre de ces batteries a fortement augmenté depuis les années 2000. Et il devrait encore exponentiellement augmenter en raison du choix du véhicule électrique motivé par des raisons climatiques, et aussi parce que ces batteries sont aussi utilisées pour stocker de l'électricité d'origine renouvelable (solaire, éolienne...)Grosjean, C. (2012). Usages de batteries lithium-ion comme fonction de stockage de l'électricité à la convergence des besoins énergétiques de l'habitat solaire et du transport électrique (Doctoral dissertation, Université Pascal Paoli).. Le lithium risque donc de devenir couteux, environnementalement problématique, et même de manquer pour produire les millions de batteries nécessaires à la décarbonation des transports. Selon Wen Xuan (2022), dans le contexte d'une nouvelle « course au lithium »., son recyclage dans une perspective d'économie circulaire. doit permettre de réduire la dépendance géopolitique des États et entreprises aux matériaux critiques ; stabiliser les prix en limitant le déséquilibre entre l’offre et la demande ; limiter la pollution. et les risques d'incendies/explosions liés aux batteries lithium-ion usagées ; tout en étant source d'emplois locaux.
Dans les années 2000-2010, en raison des principes pollueur payeur, de l'évolution de la législation et de responsabilité élargie du producteur, les producteurs doivent s'organiser pour permettre une seconde vie. des batteries et se préparer à recycler ou faire recycler leurs batteries en fin de vie, mais selon Giosue (2021), il faut encore progresser sur l'identification. de ces batteries et sur une règlementation spécifique au batteries lithium-ion..
Côté batteries usagées, on distingue : les petits modèles, issus d'usage nomades, et qui sont souvent perdus, ou illégalement jetées ou abandonnées dans l'objet qu'elles alimentaient (ordinateurs portables, smartphones, tablettes, caméras et appareils photo, montres connectées, bracelets d'activité, clés de voiture, calculatrices, appareils auditifs, thermomètres électroniques, jouets animés ou sonorisés, horloges murales, télécommandes, gadgets) ; les batteries issues de véhicules électriques ou du stockage domestique d'électricité, dont les caractéristiques diffèrent. Les composants des batteries de voitures sont : l'enveloppe extérieure (~25 %), en acier ou en plastique le plus souvent ; l'électrode positive (~27 %), en oxydes de lithium, comme le LiCoO, NMC (Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide), , LiNiO ou LiFePO. Le choix du matériau dépend des performances recherchées (densité d'énergie, puissance, coût, etc.) ; l'électrode négative (~17 %), souvent en graphite ou en ; des feuilles de cuivre et d'aluminium (~13 %) ; l'électrolyte (~10 %), liquide ou gel composé d'un sel de lithium (LiPF, LiBF, LiClO, LiSO) dissous dans un solvant organique (carbonate de propylène, carbonate d'éthylène, diméthylsulfoxyde) ; un séparateur poreux (~4 %), souvent, il s'agit de polypropylène microporeux) ; le liant (~4 %), constitué d'un polymère tel que le polyfluorure de vinylidène, qui assure la cohésion des matériaux actifs sur les électrodes).
Ces batteries n'ont pas été écoconçues pour être facilement recyclées, et la miniaturisation constante d'une partie des batteries rend leur démontage et traitement plus complexe en fin de vie..
Deux grands procédés de récupération du lithium de ces batteries sont l'hydrométallurgie (qui nécessite une phase de dissolution/lixiviation dans un acide puissant), permettant en fin d'opération de récupérer une solution de lithium qui pourra par exemple être précipitée en carbonate de lithium (qui, après calcination à pendant une heure produira des oxydes métalliques mixtes), la pyrométallurgie ou une combinaison de ces deux techniques.. Mais, dans tous les cas, la nature de ces batteries rend leur recyclage complexe, dangereux et couteux ; en effet, elles sont composées d'un mélange complexe de matériaux, dont certains sont hautement réactifs (lithium) ou toxiques (cobalt), ce qui rend la séparation et la récupération de chaque composant bien plus délicate qu'avec les batteries au plomb.
En fin de vie et dans l'usine de recyclage, ces batteries doivent être stockées et manipulées avec précaution ; en effet, des batteries zombies sont la cause d'un nombre croissant d'incendies en déchetteries ( en France, Veolia relève une hausse de 38 % de ces feux depuis 2017.. Selon l'ONG « Environmental Services Association », elles ont causé 250 incendies environ dans les installations traitant des déchets au Royaume-Uni d' à .. Andreas Schwenter, président de la confédération allemande des recycleurs d’acier ou Bundesvereinigung Deutscher Stahlrecycling-und Entsorgungsunternehmen e. V. (BDSV), affirma en 2019 qu’il y a au moins un incendie par semaine, dont 80 à 90 % causés par des batteries Li-ion endommagées..
À la fin des années 2010, selon l'Académie chinoise des sciences (2017) le lithium des batteries usagées était encore, en pratique, « perdu », faute de procédés de récupération compétitif face à la production minière. Des partenariats se nouent cependant entre constructeurs et recycleurs pour recycler les batteries lithium-ion des voitures électriques et hybrides. En 2018, Audi et Umicore, en prototypage de laboratoire réussissent à récupérer plus de 95 % du cobalt, du nickel et du cuivre de batteries lithium-ion usagées, réutilisables pour fabriquer des batteries neuves. Ils construisent un scénario théorique de réutilisation à l’infini de ces matériaux stratégiques, qui pourraient être mis à disposition sous la forme d’une banque de matières premières..
En , la société norvégienne Hydrovolt, créée par Hydro et Northvolt, inaugure son usine de recyclage de batteries, capable de traiter de batteries par an, soit environ de voitures électriques. Elle affirme pouvoir récupérer 95 % des matériaux utilisés dans ces batteries. Parmi les matières qu’il est possible de recycler, Hydrovolt traite le plastique, le cuivre, l’aluminium et la masse noire (poudre issue du concassage des anodes et cathodes des batteries lithium-ion, contenant du nickel, du manganèse, du cobalt et du lithium) ; elle en extrait des sels de ces métaux, qui pourront ensuite servir à fabriquer ses futures batteries. Northvolt espère ainsi parvenir en 2030 à produire des batteries composées à 50 % de matériaux recyclés..
En , Orano investit 20 millions supplémentaires dans son centre de R&D de Haute-Vienne pour lancer un démonstrateur de faisabilité du procédé d'hydrométallurgie pour la récupération des matériaux d'intérêt, avec un objectif de recyclage de 95 %. Ce pilote précèdera la construction d'une usine, vers 2025-2026.
En 2023, (), le gouvernement français annonce soutenir (à hauteur de ) deux programmes industriels de recyclage, dans le cadre du plan d'investissement France 2030, à l'issue d'un appel à projets « Recyclage, Recyclabilité et Réincorporation des matériaux », lancé en . Le premier projet, porté par Veolia et le groupe belge Solvay, prévoit un démonstrateur en cours de réalisation à Amnéville (Moselle), puis une première unité de traitement de batteries d'un volume de par an en 2023, et vise une capacité de par an en 2028. Le deuxième projet réunit deux « jeunes pousses » : Verkor et Mecaware, start-up lyonnaise versée de recyclage des batteries. Il consiste à récupérer et à recycler sur place les rebuts de la production de l'usine de batteries électriques que Verkor doit ouvrir à Dunkerque en 2025 ; la première unité de traitement des rebuts aurait une capacité de tonnes par an. Par ailleurs, le groupe minier Eramet annonce l'ouverture, pour l'été 2023, à Trappes, d'une usine-pilote de recyclage de batteries de voitures électriques qui devraient être collectées par Suez.