Vers l'économie circulaire des batteries : caractérisation avancée de la NMC pour un recyclage à boucle courte

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : Mobilité Durable, Energies Nouvelles, Climat / Environnement / Economie circulaire et Hydrocarbures Responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.

Vers l'économie circulaire des batteries : caractérisation avancée de la NMC pour un recyclage à boucle courte

Pour répondre aux objectifs environnementaux, un des principaux leviers pour limiter les dépendances aux énergies fossiles est l’électrification du parc automobile. Cela va engendrer une forte augmentation de la production de batteries lithium-ion dans la prochaine décennie. Pour des raisons environnementales et géostratégiques, le recyclage de ces batteries devra être mis en place en Europe. Des méthodes conventionnelles pour récupérer les métaux existent, mais sont très énergivores et/ou produisent beaucoup de déchets et ne permettent pas de conserver la structure des matières actives. Le recyclage direct des matières actives semble donc une alternative prometteuse.

Un enjeu majeur concerne le traitement des batteries en fin de vie ainsi que des déchets issus de leur fabrication. Aujourd’hui, ces flux sont principalement dirigés vers des procédés pyrométallurgiques ou hydrométallurgiques, souvent coûteux et peu durables. Mettre au point des méthodes capables de séparer, purifier et réutiliser directement les matériaux actifs constitutifs des batteries apparaît donc comme une étape essentielle pour réduire l’empreinte énergétique et limiter la dépendance vis-à-vis des importations d’éléments critiques.

Les oxydes mixtes de lithium, nickel, manganèse et cobalt (NMC) constituent des matériaux stratégiques à revaloriser en raison de leur teneur en éléments critiques. Présents dans les électrodes positives des batteries lithium-ion, ils assurent le stockage du lithium par intercalation de ces ions entre les plans d’oxygène de leur structure cristalline. Toutefois, les différentes étapes du recyclage direct (broyage, traitement thermique, traitements chimiques) peuvent altérer leurs propriétés physico-chimiques et, par conséquent, influencer leurs performances lors d’une réutilisation.

Description du projet

Ce stage se propose d’étudier l’impact des procédés de recyclage à boucle courte sur les propriétés physico-chimiques de ces oxydes mixtes. Il s’agira d’étudier : leur structure, responsable de la capacité d’intercalation du lithium, leur surface, potentielle barrière de mobilité pour le lithium ainsi que leur composition chimique. Pour ce faire, l’étudiant devra développer des méthodologies analytiques en diffraction des rayons X (DRX), en spectrométrie photoélectronique X (XPS) et en analyse thermogravimétrique (ATG) afin de caractériser des échantillons produits à l’échelle laboratoire, représentatifs des étapes unitaires de recyclage des NMC.

Pour mener à bien cette étude, l’étudiant bénéficiera d’un accès privilégié à des équipements analytiques et expérimentaux de pointe (DRX, XPS, ATG, c-IC, ICP, FX, Granulométrie laser, MEB etc.), et évoluera au sein d’équipes de recherche dynamiques et multidisciplinaires, où l’expertise scientifique se conjugue avec un fort esprit d’innovation collective.

Il est également à noter que l’IFPEN propose régulièrement des sujets de thèse, et qu’un stage au sein de l’institut constitue un atout majeur pour envisager une poursuite en doctorat dans cette structure.

Profil recherché

5ème année d’école d’ingénieur ou en master 2 de recherche dans les domaines de la chimie ou génie des matériaux.

Etudiant.e rigoureux.se, curieux.se et autonome, capable de travailler en équipe et de s’adapter rapidement à de nouvelles méthodes.
De solides connaissances en techniques de caractérisation sont requises.

Les candidat.e.s envisageant de poursuivre en thèse seront particulièrement apprécié.e.s.

Informations complémentaires

Durée souhaitée : 5-6 mois
Période souhaitée : Entre février et juillet 2026
Lieu : IFP Energies nouvelles, Autoroute A7, Rd point de l’échangeur de Solaize, BP3, 69360 SOLAIZE
Transport : Voiture / Train / Navette bus
Rémunération : Stage rémunéré

Merci d’adresser votre candidature (CV et lettre de motivation)!

E-mail

Prénom

Nom

Message

Votre CV (PDF - Max : 5 Mo)

Votre lettre de motivation (PDF - Max : 5 Mo)