Exemples d’Informations attendues : Nom, symbole, Nombre atomique, groupe, période, configuration électronique , Masse atomique, isotopes Étymologie du symbole, étymologie du nom de l'élément. Ajouter les références à la littérature pertinente. Il est possible que cette référence puisse vous aider : https://lelementarium.fr/ Pour la bibliographie , suivre la note en annexe sur les conventions bibliographiques de format général [TYP-AUT-aaaa]
Autres informations générales sur l'élément
Le Lithium est le plus petit et léger des éléments métalliques. Il se distingue par son caractère oxydable (E° (Li+ / Li(s))= -3,0 V/ESH) et sa forte conductivité électrique (10,8.106 S.m-1) qui en font l’élément préférentiel vis-à-vis des appareils électroniques. Voici quelques données générales sur celui-ci :
Symbole : Li
Étymologie : du grec ancien, lithos (λίθος) signifiant pierre
Numéro atomique : 3
Configuration électronique : [He]2s²
Isotopes : 6Li et le 7Li
Masse atomique : 6,941 g/mol
Famille : métaux alcalins (2ème ligne du tableau périodique)
Le site "wiki éléments-Terre" propose déjà un texte sur cette section. A vous de trouver la donnée demandée pour l’élément en question ainsi que la référence à partir de laquelle vous avez tiré l’abondance. L'abondance est généralement exprimée en % et si possible en valeur absolue (en masse) dans croute terrestre (et autres réservoirs terrestres majeurs éventuels). Nous vous proposons de voir si cette référence peut vous être utile Bihouix, Philippe, and De Guillebon, Benoît. Quel futur pour les métaux ? Raréfaction des métaux : un nouveau défi pour la société. N.p., EDP Sciences, 2013.
Grandes lignes des localisations géographiques de la distribution sur terre si utile
Afin d’estimer la quantité d’un élément dans un référentiel, la notion d’abondance permet de donner un ordre de grandeur. En effet, l’abondance représente la quantité relative d’un élément dans un référentiel. Par exemple, dans la croûte terrestre, l’abondance de l’élément à remplir : XX est de nn% [LIV-BIH-2013].
Quantité sur Terre et modèles
Dans la continuité de la description générale du lithium et de ses propriétés, il est nécessaire d’en préciser la répartition naturelle sur Terre à travers la notion d’abondance.
Afin d’estimer la quantité d’un élément dans un référentiel donné, la notion d’abondance permet d’en donner un ordre de grandeur. Elle correspond à la proportion relative d’un élément dans un milieu donné, généralement exprimée en pourcentage ou en parties par million (ppm).
Parmi les différents éléments présents sur Terre, le lithium a une abondance moyenne de 0,006 % dans la croûte continentale, soit 60 ppm [1.2.1]. C’est un élément omniprésent sur Terre, que l’on retrouve sous différentes formes mais souvent en faible concentration. Étant un élément lithophile, le lithium se trouve principalement dans les environnements volcaniques, les pegmatites et certains systèmes géothermiques. Il est également présent dans les milieux riches en sel, comme les salars, où il peut s’accumuler localement [1.2.2].
Ainsi, la croûte terrestre est l’un des principaux réservoirs de lithium sous forme concentrée. En effet, les granites de la croûte continentale contiennent environ 20 ppm contre seulement 4,3 ppm pour les basaltes de la croûte océanique [1.2.2].
Des études récentes ont montré que l’océan constituait également une source de lithium diluée, avec une concentration de 0,17 mg/L. Ainsi, compte tenu du volume de l’océan, il s’agit d’un réservoir majeur de cet élément [1.2.4].
L’abondance du lithium dépend du milieu et de l’environnement dans lequel on se trouve, et son accessibilité reste un défi majeur pour les ressources exploitables sur Terre.
[LIV-BIH-2013] Bihouix, Philippe, and De Guillebon, Benoît. Quel futur pour les métaux ? Raréfaction des métaux : un nouveau défi pour la société. N.p., EDP Sciences, 2013.
Autres références section 1.2:
[1.2.1] [WEB-ELE-2024] : https://www.elementschimiques.fr/?fr/elements/z/3 - Consulté le 15/03/2026
[1.2.2] [ART-HYD-2018] : « Hydrothermal enrichment of lithium in intracaldera illite-bearing claystones », Science Advances, 2018
[1.2.3] [RAP-BRG-2024] : BRGM, Webinaire LIT03 - Ressources en lithium, 2024
[1.2.4] [RAP-USG-2017] : U.S. Geological Survey, Lithium, 2017
Modèles utilisés pour l'analyse détaillée : Ici, nous étudierons les flux de matière d’origine anthropique liés à un élément chimique en reprenant des catégories présentes dans le modèle de Graedel du cycle global d’un élément, voir Figure 1.2.1 [ART-GLA-2019].
Figure 2.1 - Modèle simplifié d'analyse des flux de matière d'origine anthropique liés au cycle global d’un élément [ART-GLA-2019].
Nous essayerons de faire ressortir surtout la relation entre la quantité de l'élément présente sur Terre, et:
les réserves de cet élément la production (extraction /transformation /raffinage) de cet élément les procédés des transformations les usages plus communs l’effet de ces équilibres sur l’environnement et la présence éventuelle de conflits sociétaux liés à ce dynamique
Ces analyses se basent sur plusieurs définitions dont par exemple celle de Réserve : «Une Réserve (ou réserve prouvée de façon plus précise) est une ressource identifiée et explorée, que l’on peut effectivement extraire (légalement, et techniquement) au prix actuel. »
Cette façon de poser le problème définit donc aussi un « ici » (même si cet « ici » reste souvent impensé), autant pour qui écrit et pour qui lit ce site, parce qu’ielles s’appuient sur cette définition qui est située dans une façon parmi d’autres de concevoir un rapport au monde. L’analyse sera donc exposée en partageant les données qui relèvent de la définition de Réserve dans cette section (section 2) sous le titre de “maintenant et ici”. Les données qui relèvent d’autres aspects (tels que les prévisions pour les utilisations à venir et les (nouvelles?) technologies associées , les effets attendus – environnementaux et sociaux -, ainsi que les scenarios proposées), seront présentées dans la section suivante (section 3) sous le titre “Demain et ailleurs”
Exemples d'Informations attendues : Quantité de Réserves pour l’élément, quantité de ressources pour l’élément, précisions sur les conditions pour lesquelles ces quantités ont été estimées. Des figures, avec par exemple la carte avec les principales réserves ou ressources sont les bienvenues
La notion de réserves base (ou possible) est utile pour se rendre compte des quantités identifiées d'un élément sur terre. Elle est définie par la quantité connue et démontrée d'un élément, non exploitable économiquement à l'heure actuelle.
Dans le cas de l'élément étudié ici, la réserve de base ...
L’évaluation du potentiel mondial en lithium repose sur plusieurs notions géologiques et économiques distinctes, notamment les ressources et les réserves. Les ressources correspondent à l’ensemble des concentrations connues d’un élément dans la croûte terrestre, qu’elles soient actuellement exploitables ou non, tandis que les réserves représentent uniquement la fraction de ces ressources qui peut être exploitée dans les conditions économiques et technologiques actuelles [2.1.1].
image figure_2.1.1_RAP_USG_2026.png (0.2MB)
Dans le cas du lithium, les estimations les plus récentes indiquent que les ressources mondiales identifiées atteignent environ 150 millions de tonnes en 2025, tandis que les réserves économiquement exploitables sont estimées à environ 37 millions de tonnes [2.1.2]. Ces ressources sont fortement concentrées géographiquement : les États-Unis possèdent environ 30 Mt de ressources, tandis que le « triangle du lithium » d’Amérique du Sud, composé de l’Argentine, de la Bolivie et du Chili, représente une part majeure des ressources mondiales avec respectivement 28 Mt, 23 Mt et 13 Mt. D’autres régions importantes incluent l’Australie et la Chine, qui disposent chacune d’environ 10 Mt de ressources identifiées [2.1.2].
En ce qui concerne les réserves exploitables, la distribution mondiale est également très concentrée. Les principales réserves sont détenues par le Chili (9,2 Mt), suivi de l’Australie (8,4 Mt), de l’Argentine (4,4 Mt), de la Chine (4,6 Mt) et des États-Unis (4,4 Mt) [2.1.2].
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À l’échelle mondiale, le lithium est principalement présent sous trois formes géologiques principales, classées par ordre décroissant d’abondance : les saumures (brines), les minéraux de roches dures (pegmatites), les argiles lithinifères.
Les saumures représentent actuellement la source dominante des ressources connues, notamment dans les salars du Chili, de l’Argentine et de la Bolivie, tandis que les pegmatites constituent la principale source de production dans des pays comme l’Australie [2.1.3].
Les argiles riches en lithium constituent une ressource potentiellement importante mais encore peu exploitée industriellement, avec des projets en développement comme Thacker Pass aux États-Unis [2.1.4].
Les pegmatites lithinifères peuvent contenir plusieurs minéraux porteurs de lithium présentant des teneurs variables. On distingue généralement trois types principaux :
spodumène (LiAlSi₂O₆), considéré comme le minéral le plus riche et le plus exploité industriellement, pétalite (LiAlSi₄O₁₀), de teneur intermédiaire, lépidolite (K(Li,Al)₃(Si,Al)₄O₁₀(FOH)₂), généralement plus pauvre et nécessitant des procédés de traitement plus complexes [2.1.4].
Ces différences géologiques impactent directement les coûts d’extraction du lithium. Les estimations récentes indiquent que les saumures de haute teneur restent la source la plus économique, avec un coût de production d’environ 2 869 US$/t d’équivalent carbonate de lithium (LCE), contre 3 746 US$/t pour les saumures de plus faible teneur [2.1.4].
À l’inverse, l’exploitation des pegmatites de roche dure est plus coûteuse, avec des coûts variant d’environ 4 283 US$/t pour les minerais riches à plus de 6 500 US$/t pour des minéraux plus pauvres comme le lépidolite [2.1.4].
Au-delà des considérations économiques, l’impact environnemental des différentes méthodes d’extraction varie également fortement. L’exploitation des gisements de roche dure nécessite généralement des opérations minières et des traitements thermiques intensifs, ce qui peut conduire à des émissions de CO₂ jusqu’à six fois plus élevées que celles associées à l’extraction à partir des saumures [2.1.4]. Cependant, l’évaporation solaire utilisée dans les salars est également critiquée en raison de sa consommation importante d’eau dans des environnements arides.
Face à ces défis, de nouvelles technologies telles que l’extraction directe du lithium (Direct Lithium Extraction - DLE) sont actuellement développées afin d’exploiter des sources non conventionnelles comme les saumures géothermiques ou certaines argiles, tout en réduisant l’empreinte environnementale des procédés [2.1.4].
La notion de réserves (ou réserves prouvées) d’un élément, quant à elle, permet de mieux visualiser la quantité actuellement exploitable. Elle représente la partie des ressources ultimes de cet élément qui est économiquement ou légalement exploitable.
La notion de réserves (ou réserves prouvées) d’un élément, quant à elle, permet de mieux visualiser la quantité actuellement exploitable. Elle représente la partie des ressources ultimes de cet élément qui est économiquement ou légalement exploitable.
Références section 2.1:
[2.1.1] [RAP-USG-2024] : U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2024 - Appendixes, Reston, VA, U.S. Geological Survey, 2024.
[2.1.2] [RAP-USG-2026] : U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2026 - Lithium, Reston, VA, U.S. Geological Survey, 2026.
[2.1.3] [WEB-EUR-2023] : European Commission, Lithium - Technology Metals Observatory, 2023. https://techmetalsobservatory.org/technology-metals-components-and-products/technology-metals/lithium.html - Consulté le 09/03/2026
[2.1.4] [ART-LI-2026] : X. Li, Y. Mo et al., Techno-Economic Review of the Current Lithium Supply Shortage and Direct Lithium Extraction Technologies, Applied Sciences, vol. 16, 2026, article 1622.
Exemples d'Informations attendues : ⚙️ Grandes lignes des Procédés de transformation majeurs du gisement naturel majoritaire origine de l'élément jusqu'au(x)usage(s) les plus importants qui contiennent cet élément (ex. éléments de génie de procédés dans les étapes de : extraction/ transformation - purification vers forme élémentaire (si pertinent) ou intermédiaire majeure de la filière/ étapes successives vers usages finaux). 📊 Spécifier la gamme de teneur en élément du minerai ( pour les métaux, adapter m pour les non métaux) qui est compatible avec la réponse qui vient d'être donnée. Si plusieurs technologies coexistent pour exploiter des minerais ( pour les métaux, adapter pour les non métaux) à teneur différentes, les décrire séparément si possible. Des schémas de transformation sont les bienvenues. 📈 Production (exprimée en Tonnage) de l'élément transformé (spécifier année ). Grandes lignes des la distribution géographique de la production ( autres types d'aspects liée à une distribution inégale peuvent être mentionné si pertinent ex. pour quelle fraction de (quelle) population?). :… ?
Possibilité de sous- diviser cette section (2.2.1, 2.2., etc) selon la complexité des étapes de transformation -ex. intermédiaires de produits semi-finis à finis)
De la ressources aux produits finis
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Après l’identification des ressources et des réserves, la chaîne de valeur du lithium s’organise autour de plusieurs étapes industrielles allant de l’extraction jusqu’aux produits finis, notamment les batteries lithium-ion.
Dans la nature, le lithium ne se trouve jamais à l’état pur, il est toujours combiné à d’autres éléments. Son exploitation repose principalement sur deux filières industrielles majeures : les saumures et les roches dures. Les saumures présentent des concentrations en lithium généralement comprises entre 100 et 1500 mg/L, les gisements les plus rentables étant ceux dont la teneur dépasse 500 mg/L. Les roches dures, quant à elles, présentent des teneurs en lithium exprimées en Li₂O, généralement comprises entre 1 % et 2 % pour les minerais exploitables, pouvant atteindre des valeurs plus élevées dans certains gisements riches [2.2.2].
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L’extraction depuis les saumures constitue aujourd’hui la méthode la moins coûteuse et l’une des plus répandues. Elle repose sur la concentration naturelle par évaporation, un procédé lent et fortement dépendant des conditions climatiques. Les saumures chargées en lithium sont pompées depuis des aquifères souterrains, à des profondeurs de quelques dizaines à quelques centaines de mètres, puis acheminées vers la surface dans d’immenses bassins d’évaporation pouvant s’étendre sur plusieurs kilomètres carrés. Sous l’effet du soleil et du vent, l’eau s’évapore naturellement sur une période de 12 à 24 mois. Les sels de sodium, potassium et magnésium cristallisent successivement, ce qui enrichit progressivement la saumure en lithium. Lorsque la concentration devient suffisante, du carbonate de sodium (Na₂CO₃) est ajouté afin de précipiter le carbonate de lithium (Li₂CO₃), qui est ensuite filtré, lavé et séché. Cette méthode consomme environ 2 millions de litres d’eau pour produire une tonne de lithium, ce qui soulève d’importants enjeux de gestion de la ressource en eau dans des régions déjà arides [2.2.1].
L’extraction à partir des roches dures, notamment du spodumène (LiAlSi₂O₆), constitue l’autre grande voie de production. Ce minéral est aujourd’hui la principale source de lithium exploitée dans les gisements de pegmatites. Le minerai brut est d’abord concassé et broyé, puis le spodumène est concentré par flottation, une technique reposant sur l’utilisation de bulles d’air et d’agents chimiques. Le concentré obtenu est ensuite soumis à une calcination à plus de 1000 °C dans un four rotatif afin de transformer sa structure cristalline en une forme plus réactive.
Il est ensuite traité à l’acide sulfurique à une température d’environ 200 à 250 °C, ce qui permet de convertir le lithium en sulfate de lithium (Li₂SO₄), soluble dans l’eau, avec un rendement d’extraction pouvant atteindre 98 %. La solution est ensuite filtrée, purifiée et neutralisée afin d’isoler les ions lithium. Enfin, l’ajout de carbonate de sodium permet de précipiter le carbonate de lithium, récupéré par filtration. Ce procédé est cependant plus énergivore en raison des températures élevées nécessaires aux différentes étapes [2.2.2].
À l’échelle mondiale, la production de lithium a fortement augmenté au cours des dernières années pour atteindre environ 180 000 tonnes de lithium contenu par an au début des années 2020. Cette production est très concentrée géographiquement : l’Australie domine largement grâce à l’exploitation de pegmatites, suivie par le Chili et l’Argentine, où l’exploitation des saumures est prédominante. La Chine occupe également une place importante, avec une production issue de plusieurs types de gisements et un rôle central dans les étapes de raffinage[2.2.3].
Après extraction, le lithium est transformé en composés intermédiaires, principalement le carbonate de lithium (Li₂CO₃) et l’hydroxyde de lithium (LiOH), qui constituent les principales formes commerciales utilisées dans l’industrie. Ces composés sont ensuite utilisés pour fabriquer les matériaux actifs des batteries lithium-ion [2.2.2].
La fabrication des cellules de batteries lithium-ion constitue une étape clé de la chaîne de valeur. Elle débute par la production des électrodes, à savoir l’anode et la cathode. Le lithium, sous forme de composé, est mélangé avec d’autres matériaux actifs, des solvants et des liants afin de former une pâte. Cette pâte est ensuite déposée sur des collecteurs de courant métalliques, généralement du cuivre pour l’anode et de l’aluminium pour la cathode, puis séchée à des températures pouvant atteindre 150 °C. Les électrodes sont ensuite assemblées avec un séparateur, une fine couche de matériau polymère ou céramique qui empêche le contact direct entre les électrodes tout en permettant la circulation des ions lithium. L’assemblage peut se faire selon différentes méthodes, notamment par empilement, pliage ou enroulement. Les cellules obtenues peuvent être de type cylindrique, prismatique ou souple, chaque format présentant des caractéristiques spécifiques en termes de densité énergétique, de gestion thermique et de fabrication [2.2.4].
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Une fois assemblée, la cellule est placée dans un boîtier étanche dans lequel un électrolyte est injecté. Cet électrolyte, généralement un liquide organique contenant des sels de lithium, permet le transport des ions lithium entre les électrodes lors du fonctionnement de la batterie. Lors de la charge, les ions lithium migrent de la cathode vers l’anode où ils sont stockés ; lors de la décharge, ils effectuent le trajet inverse, générant ainsi un courant électrique. Les cellules sont ensuite assemblées en modules puis en batteries complètes, adaptées aux différents usages, allant des appareils électroniques portables aux véhicules électriques [2.2.5].
Face aux limites des procédés conventionnels, notamment en termes de consommation d’eau, d’énergie et de production de déchets, plusieurs innovations sont en cours de développement. L’extraction directe du lithium (Direct Lithium Extraction, DLE) repose sur l’utilisation de matériaux adsorbants sélectifs ou de membranes échangeuses d’ions permettant d’extraire directement le lithium des saumures sans recourir à l’évaporation solaire. Cette technologie permet de réduire significativement les temps de traitement ainsi que la consommation d’eau. Par ailleurs, des procédés alternatifs sont étudiés pour les roches dures, notamment des voies sans acide ou à plus basse température, ainsi que des procédés de valorisation des résidus miniers [2.2.2].
[2.2.2] [ART-LIU-2023] : Y. Liu et al., A review of lithium extraction from natural resources, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 30, 209 (2023). https://doi.org/10.1007/s12613-022-2544-y
[2.2.3] [RAP-USG-2026] : U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2026 – Lithium, 2026
Exemples d'Informations attendues : Usages et services sociétaux les plus importants. Grandes lignes de la distribution géographique des utilisations
Usages et services principaux
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À l’issue des étapes de transformation décrites précédemment, le lithium est intégré dans de nombreux produits industriels, dont les usages reflètent son rôle stratégique croissant dans la transition énergétique et les technologies modernes.
En 2024, l’usage mondial du lithium se répartit principalement comme suit :
Batteries (87 %) : le lithium est majoritairement utilisé dans les batteries lithium-ion, qui constituent aujourd’hui la technologie de stockage d’énergie dominante. Ces batteries alimentent les véhicules électriques, les smartphones, les ordinateurs portables ainsi que les systèmes de stockage stationnaire associés aux énergies renouvelables. La forte croissance de ces marchés explique l’augmentation rapide de la part du lithium dédiée à cet usage au cours des dernières années [2.3.1].
Céramique et verre (5 %) : les composés du lithium, notamment le carbonate de lithium, sont utilisés pour améliorer les propriétés des verres spéciaux et des céramiques techniques. Ils permettent d’abaisser la température de fusion, d’augmenter la résistance aux chocs thermiques et d’améliorer la durabilité mécanique. Ces matériaux sont utilisés dans les plaques de cuisson, les vitrages techniques, certains composants électroniques et des céramiques industrielles [2.3.1].
Graisses de lubrification (2 %) : les graisses au lithium sont largement utilisées dans les applications industrielles et mécaniques, notamment pour les roulements, les engrenages et les équipements automobiles ou aéronautiques. Elles présentent une bonne stabilité thermique, une résistance à l’eau et une durabilité élevée, ce qui permet leur utilisation dans des conditions extrêmes [2.3.1].
Coulée continue (1 %) : dans le domaine de la sidérurgie, certains composés du lithium sont ajoutés aux flux de coulée continue afin de contrôler la viscosité des laitiers, d’améliorer la qualité de surface des aciers et de stabiliser les procédés métallurgiques. Bien que cet usage reste marginal, il contribue à améliorer les performances industrielles [2.3.1].
Autres usages (5 %) : cette catégorie regroupe des applications variées. Les alliages aluminium-lithium, plus légers, sont utilisés dans l’aéronautique afin de réduire la masse des structures.
Dans le domaine médical, le lithium est utilisé comme traitement de référence du trouble bipolaire. Il agit comme stabilisateur de l’humeur, permettant de réduire les épisodes maniaques et de prévenir les rechutes, bien que son utilisation nécessite une surveillance médicale en raison de sa marge thérapeutique étroite [2.3.3]. Le lithium intervient également dans la chimie fine, certains polymères et des procédés de traitement des gaz, notamment pour l’absorption du CO₂ [2.3.2].
Exemples d'Informations attendues : Décrire les fins de vie ou les cycles de l'élément après ses usages les plus importants décrits plus haut, mentionner si pertinent réutilisation, recyclage
Fins de vie
Dans la continuité des usages présentés en partie 2.3, majoritairement dominés par les batteries lithium-ion, la question de la fin de vie du lithium se concentre logiquement sur le recyclage de ces batteries et les enjeux associés.
Risques du recyclage :
Le lithium étant utilisé à 87 % pour la production de batteries au lithium, l’étude de sa fin de vie se concentre majoritairement sur le recyclage de ces batteries. Il est également à noter que, malgré l’appellation « batteries lithium-ion », celles-ci ne contiennent en moyenne que 1,6 % de lithium, avec d’autres éléments actifs tels que le graphite et des oxydes métalliques.
Le recyclage des batteries lithium-ion est complexe et présente plusieurs risques importants liés à leur forte densité énergétique et à la présence de substances chimiques potentiellement dangereuses. Même en fin de vie, ces batteries peuvent conserver une énergie résiduelle, pouvant provoquer des surchauffes et entraîner des phénomènes d’emballement thermique, eux-mêmes à l’origine d’incendies lors du transport, du stockage ou des opérations de démontage et de broyage [2.4.1][2.4.2].
Les chocs mécaniques ou les perforations des cellules durant le traitement augmentent également le risque de départ de feu, souvent difficile à maîtriser. En cas d’incident, les batteries peuvent libérer des gaz toxiques et corrosifs, dangereux pour la santé des travailleurs et pour l’environnement [2.4.1]. De plus, la concentration de grandes quantités de batteries dans les centres de recyclage peut favoriser la propagation rapide des incendies, entraînant des dégâts matériels importants [2.4.1].
Pour limiter ces risques, plusieurs solutions sont mises en place dans la filière : les batteries sont déchargées et sécurisées avant traitement, les installations sont équipées de systèmes de détection thermique et d’extinction des incendies, et les équipes sont formées aux procédures de sécurité et à la manipulation des déchets dangereux [2.4.2].
Recyclage :
Prétraitement
Le recyclage des batteries est un procédé encore délicat à l’heure actuelle en raison du manque de standardisation dans leur conception. L’automatisation est difficile car les approches sont spécifiques aux modèles, et la procédure reste dangereuse du fait de l’énergie résiduelle et des solvants organiques présents.
Pour cette raison, des étapes de prétraitement sont nécessaires. Les batteries sont triées selon leurs caractéristiques (taille, forme, etc.), puis démontées afin de séparer les composants métalliques, plastiques et électroniques. Un assainissement est ensuite réalisé afin d’éviter tout rejet de substances toxiques. Un traitement cryogénique à très basse température (environ −200 °C) est notamment utilisé [2.4.3]. Ce prétraitement permet également de limiter les réactions exothermiques lors du recyclage [2.4.4].
Une fois démonté et cryogénisé, le contenu de la cathode peut être extrait par dissolution du liant, traitement thermique (60–100 °C, 2 h) ou sonication (1,5 h) [2.4.5].
Une autre méthode consiste à broyer directement les batteries sous atmosphère inerte (N₂, CO₂ ou mélange CO₂/argon) ou sous jets d’eau (procédé Retriev). Après broyage, une séparation physique permet d’obtenir une poudre noire appelée « black mass », contenant du carbone hydrophobe et des oxydes métalliques (lithium, cobalt, nickel, manganèse) hydrophiles. La black mass constitue un matériau stratégique, car elle correspond au matériau actif de la cathode. De nombreux procédés de post-traitement sont actuellement développés pour la valoriser [2.4.6].
Pyrométallurgie
La pyrométallurgie est aujourd’hui la technique la plus utilisée pour recycler les batteries lithium-ion. Toutefois, elle permet principalement de récupérer le cobalt, tandis que le lithium n’est pas directement valorisé [2.4.6].
Cette méthode consiste à fondre la black mass à haute température (jusqu’à 1465 °C) afin d’obtenir un alliage métallique (cobalt, cuivre, nickel, fer), tandis que le lithium se retrouve dans les scories ou les gaz [2.4.3][2.4.7].
Il est également possible de traiter directement des modules complets : préchauffage à 300 °C (évaporation des solvants), pyrolyse à 700 °C (décomposition des plastiques), puis fusion à environ 1475 °C [2.4.7].
Cette méthode est cependant très énergivore et fortement émettrice de CO₂ [2.4.3], ce qui explique le développement de procédés alternatifs comme l’hydrométallurgie.
Hydrométallurgie
L’hydrométallurgie est un procédé chimique en boucle fermée permettant de séparer les composants des batteries afin de les réutiliser [2.4.8].
La black mass est dissoute par lixiviation (souvent en milieu acide, à environ 80 °C), permettant de séparer le carbone des oxydes métalliques [2.4.8]. Des agents oxydants comme H₂O₂peuvent être utilisés pour améliorer l’extraction [2.4.5].
Le liquide obtenu subit ensuite une extraction liquide-liquide puis une précipitation, permettant d’obtenir des métaux de haute pureté. Le lithium, difficile à extraire sélectivement, est récupéré en fin de procédé par précipitation (carbonate ou phosphate) [2.4.8].
Ce procédé permet une récupération plus complète et plus qualitative, mais au prix d’une complexité accrue et d’une utilisation importante de réactifs.
Comparaison
La pyrométallurgie et l’hydrométallurgie sont deux technologies complémentaires appelées à évoluer selon le contexte énergétique, économique et réglementaire [2.4.6].
L’Union européenne fixe des objectifs de récupération du lithium de 50 % en 2027 et 80 % en 2031 [2.4.3].
Les procédés pyrométallurgiques sont robustes mais énergivores et peu efficaces pour le lithium. Les procédés hydrométallurgiques permettent une meilleure valorisation mais sont plus complexes et nécessitent davantage de réactifs [2.4.4][2.4.8].
Réutilisation
Jusqu’à 70 % de la valeur de la cathode peut être récupérée pour certaines chimies (LCO), mais ce n’est pas le cas des matériaux NMC. Pour ces derniers, des approches de recyclage direct sont envisagées afin de préserver les matériaux actifs.
Ces procédés consistent à extraire l’électrolyte (CO₂ supercritique), puis à récupérer les matériaux d’électrodes, régénérés ensuite par traitement thermique ou synthèse chimique [2.4.7].
Ces techniques, encore en développement, pourraient améliorer significativement l’efficacité globale du recyclage.
Seconde vie
Après recyclage, le lithium devient une matière première secondaire réinjectée dans les chaînes industrielles. Il est transformé en carbonate ou hydroxyde de lithium, puis réutilisé pour produire de nouvelles batteries [2.4.9].
Les métaux de batteries conservant leurs propriétés, ils peuvent être recyclés plusieurs fois [2.4.10]. Toutefois, le lithium recyclé est souvent mélangé au lithium primaire, ce qui limite sa traçabilité.
Marché du recyclage :
La Chine domine largement le marché du recyclage des batteries lithium-ion, représentant environ 70 % du total mondial en 2025 [2.4.11]. L’Asie possède une capacité de plus de 1,2 million de tonnes/an, contre 200 000 tonnes pour l’Europe et 144 000 tonnes pour l’Amérique du Nord [2.4.11].
En 2022, sur 300 000 tonnes de batteries recyclées, seulement 11 015 tonnes de lithium ont été extraites, dont 4 053 tonnes réutilisables [2.4.12]. Cette efficacité reste faible. Une étude indique qu’il faut recycler 28 000 tonnes de batteries électroniques pour obtenir une tonne de lithium [2.4.13].
Des avancées récentes montrent cependant des progrès importants, avec des rendements pouvant atteindre 99,9 % dans certains procédés expérimentaux [2.4.14].
Avec la croissance des véhicules électriques, les volumes à recycler devraient fortement augmenter : 180 000 tonnes en 2021, avec des projections dépassant 500 000 tonnes [2.4.11].
Exemples d'Informations attendues : Impacts sociétaux et environnementaux (à toutes les phases de vie ou du cycle de vie de l'élément : 🔹 i) autour de ses usages les plus importants décrits au point II-1. 🔸 ii) autour de ses usages les plus impactant, néfastes ou bénéfiques (si différents du point i). 🏥 iii)autour des usages les plus importants pour la santé humaine. Exemple possibilité de structurer texte selon impact liées à extraction, production, fin de vie
Impacts Environnementaux et SociauxImpacts environnementaux :
Grande consommation d’eau
L’extraction du lithium à partir de saumures repose sur des procédés d’évaporation très consommateurs en eau, d’autant plus que les sites d’exploitation sont majoritairement situés dans des régions soumises à un fort stress hydrique. En effet, les saumures sont pompées depuis des réservoirs souterrains vers de vastes bassins à ciel ouvert où jusqu’à 90 % de l’eau s’évapore et est donc perdue [2.5.1].
En termes quantitatifs, la production d’une tonne de lithium peut nécessiter jusqu’à 1 800 m³ d’eau, ce qui contribue à l’épuisement des ressources hydriques locales et accentue les phénomènes de sécheresse [2.5.1].
La production de lithium est également à l’origine d’émissions significatives de gaz à effet de serre. Selon les procédés utilisés, les émissions varient entre 5 et 25 kg de CO₂ équivalent par kilogramme de carbonate de lithium (Li₂CO₃) pour les saumures, et entre 7 et 22 kg pour les gisements rocheux, soit jusqu’à plusieurs dizaines de tonnes de CO₂ par tonne produite [2.5.2].
Par ailleurs, le recyclage des batteries lithium-ion génère également des polluants atmosphériques. Des particules fines, des métaux lourds, des microplastiques et des composés organiques volatils (notamment les carbonates d’éthylène et de diméthyle issus des électrolytes) peuvent être relargués lors des procédés industriels, avec des effets potentiellement toxiques [2.5.3].
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Cependant, le recyclage permet de réduire significativement les impacts environnementaux globaux par rapport à l’extraction primaire : les émissions de gaz à effet de serre peuvent être diminuées de 58 % à 81 %, la consommation d’eau de 72 % à 88 % et celle d’énergie de 77 % à 89 % [2.5.4].
Pollution de l’eau et des sols
La production de lithium génère plusieurs types de contaminants susceptibles d’affecter les milieux aquatiques et les sols.
Tout d’abord, les sels dissous issus des saumures (NaCl, KCl, LiCl, etc.) peuvent entraîner une salinisation des eaux douces [2.5.5]. Ensuite, les procédés de traitement du minerai libèrent des métaux dissous tels que le fer, le manganèse, l’aluminium ou le magnésium, qui peuvent être toxiques pour les organismes aquatiques et modifier le pH des eaux [2.5.5].
Enfin, les procédés hydrométallurgiques utilisés pour produire du lithium de qualité batterie génèrent des effluents contenant des sulfates, chlorures et autres résidus chimiques. Ces eaux doivent être traitées avant rejet afin d’éviter toute contamination environnementale [2.5.6].
Une étude menée sur le salar d’Uyuni en Bolivie montre que les saumures présentent des concentrations élevées en lithium, bore et arsenic (jusqu’à environ 50 mg/kg), avec une salinité très élevée et un pH acide (≈ 3,2), susceptibles de perturber durablement les écosystèmes en cas de rejet [2.5.7].
Ces éléments soulignent la nécessité de développer des méthodes d’extraction plus durables et mieux encadrées [2.5.7].
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Impacts sociaux :
Conditions de travail dans les mines
Le « triangle du lithium » (Argentine, Chili, Bolivie) concentre environ 65 % des ressources mondiales [2.5.9]. Toutefois, l’exploitation de ce métal s’accompagne souvent de conditions de travail difficiles.
Dans certains pays, comme le Nigéria, l’existence de mines illégales constitue un problème majeur, entraînant des pertes économiques importantes et des enjeux éthiques liés au travail des enfants [2.5.10][2.5.11]. Ces derniers peuvent être exposés à des conditions extrêmement dangereuses, notamment lors du creusement de puits ou de l’extraction manuelle du minerai.
De plus, les activités minières génèrent d’importantes quantités de poussières, pouvant provoquer des troubles respiratoires et des irritations chez les travailleurs [2.5.12].
Impact sur les communautés locales
La forte consommation d’eau liée à l’exploitation du lithium affecte directement les populations locales, en particulier dans les régions arides. Au Chili et en Argentine, certaines zones connaissent une surexploitation des ressources en eau douce, parfois insuffisantes pour répondre aux besoins des habitants [2.5.13][2.5.14].
Par ailleurs, l’exploitation minière peut entraîner la dégradation de terres ancestrales, comme dans la région d’Atacama. Les communautés locales dénoncent parfois un manque de consultation ou des pratiques abusives de la part des entreprises (pressions, manipulations, voire déplacements forcés) [2.5.15][2.5.16].
Dans certains pays comme le Liberia, l’exploitation minière est perçue comme une opportunité économique, mais son développement reste limité par le manque de formation et d’infrastructures locales [2.5.17].
Conflits géopolitiques
Le lithium est devenu un enjeu stratégique majeur dans un contexte de transition énergétique. Une rivalité s’est notamment installée entre la Chine et les États-Unis. La Chine domine actuellement le raffinage du lithium et la production de batteries, ce qui pousse les États-Unis à sécuriser leurs approvisionnements et à développer leurs propres filières, notamment en Amérique du Sud [2.5.18].
Plus largement, les États cherchent à réduire leur dépendance aux importations et à garantir la sécurité de leurs chaînes d’approvisionnement. Cette dynamique renforce les tensions géopolitiques autour de cette ressource critique [2.5.19].
2.6.1 Synthèse Abondance, réserves et usages
Le lithium est le plus léger des atomes. Son caractère oxydable (E° (Li⁺ / Li(s)) = -3,0 V/ESH) et sa faible masse font de lui un élément essentiel pour la transition énergétique. Cependant, son origine dans l’Univers dépend de plusieurs processus astrophysiques. Une petite quantité est formée lors de la nucléosynthèse primordiale au moment du Big Bang, tandis qu’une grande part est produite lors de la spallation cosmique et lors de la nucléosynthèse de novae stellaires.
Il est omniprésent mais inégalement concentré, affichant une moyenne de 60 ppm dans la croûte continentale. Si les salars et les formations volcaniques sont les sources privilégiées, l’océan représente un réservoir colossal, bien que très dilué (0,17 mg/L).
Les principaux pays détenteurs de ressources mondiales en lithium sont le Chili (9,2 Mt), l’Australie (8,4 Mt), la Chine (4,6 Mt), ou encore les États-Unis et l’Argentine (4,4 Mt). Bien que les ressources soient importantes, elles ne sont pas toutes exploitables. Ainsi, les principaux pays détenteurs de réserves exploitables, économiquement et techniquement, sont les États-Unis (30 Mt), l’Argentine (28 Mt) et la Bolivie (23 Mt).
L’accès à des gisements exploitables reste donc un défi technique et géographique majeur.
Il est par ailleurs observé que les ressources mondiales en lithium ont augmenté au cours du temps, passant de 13 millions de tonnes en 2000 à 150 millions de tonnes en 2025 dans le monde.
En 2024, son usage est massivement dicté par la transition énergétique : 87 % de la production mondiale est absorbée par le secteur des batteries (véhicules électriques et stockage stationnaire).
Le reste de la demande se répartit ainsi :
Céramique et verre (5 %) : pour améliorer la résistance thermique.
Lubrifiants (2 %) : pour la stabilité des graisses industrielles.
Divers (6 %) : incluant la sidérurgie, l’aéronautique (alliages légers) et la médecine (traitement des troubles bipolaires).
Véritable « pétrole blanc », le lithium est aujourd’hui le pivot d’une économie mondiale en pleine mutation.
2.6.2 Synthèse Impacts environnementaux
L’extraction du lithium à partir de saumures consomme énormément d’eau, souvent dans des régions déjà en stress hydrique. Les saumures sont pompées vers des bassins où environ 90 % de l’eau s’évapore et est perdue, ce qui peut représenter jusqu’à 1 800 m³ d’eau par tonne de lithium et contribue à l’épuisement des ressources hydriques.
La production émet aussi du CO₂ : environ 5 à 25 kg de CO₂-eq par kg de Li₂CO₃ pour les saumures et 7 à 22 kg pour les gisements rocheux, soit jusqu’à 25 t de CO₂ par tonne produite.
Le recyclage des batteries libère également des particules fines, des métaux lourds et des composés organiques volatils. Cependant, par rapport à l’extraction de nouveaux matériaux, le recyclage réduit fortement les impacts environnementaux : émissions de GES (-58 % à -81 %), consommation d’eau (-72 % à -88 %) et d’énergie (-77 % à -89 %).
Enfin, la production pollue l’eau et les sols par des sels dissous, des métaux et des effluents chimiques issus des procédés hydrométallurgiques, comme observé au Salar d’Uyuni où des saumures très salines et acides contiennent du lithium, du bore et de l’arsenic.
Niveau d'impacts environnementaux pour cet élément
Problèmes environnementaux globaux
2.6.3 Synthèse Conflits et impacts sociétaux
L’extraction du lithium, pilier de la transition énergétique, soulève des défis éthiques et humains majeurs. Dans le « triangle du lithium » et au Nigéria, les conditions de travail sont souvent précaires : exploitation d’enfants dès l’âge de cinq ans, risques respiratoires liés aux poussières et aux mines illégales.
Ce secteur fragilise également les communautés locales en accaparant les ressources vitales en eau douce et en occupant des terres ancestrales sans consentement, utilisant parfois la menace pour délocaliser les populations autochtones.
Sur l’échiquier mondial, le lithium alimente une vive rivalité géopolitique. Face à l’hégémonie chinoise sur le raffinage et la production de batteries, les États-Unis et l’Europe tentent de sécuriser leurs propres chaînes d’approvisionnement afin de garantir leur souveraineté industrielle. Entre crises sociales et quête d’autonomie, le contrôle du lithium cristallise les tensions entre développement technologique et respect des droits fondamentaux.
Niveau de conflit pour cet élément
Conflits sociaux
