Utiliser les déchets de charbon pour alimenter le lithium

Feb 24, 2024

Publié par le personnel | 01 août 2023

En 2020, NETL a accordé à X-MAT, une division de Semplastics, 1 million de dollars pour un projet de trois ans visant à développer des anodes composites céramiques dérivées de polymères qui utilisent les déchets de charbon comme source de carbone pour les anodes des batteries lithium-ion. L’équipe de recherche X-MAT a depuis transformé ce financement en développements prometteurs pour l’avenir de la technologie des batteries lithium-ion et de l’énergie durable.

Selon NETL, une anode est l'une des deux électrodes d'une batterie lithium-ion, généralement constituée de graphite déposé sur une feuille de cuivre. Le graphite représente un élément important du poids et du coût global d’une batterie lithium-ion. Actuellement, il peut être dérivé de graphite naturel (extrait sous forme de graphite) ou de graphite synthétique (dérivé d'autres hydrocarbures) et la majeure partie de son coût (de l'ordre de 10 000 $/tonne) est due aux exigences de température et de temps de traitement, a-t-il été expliqué dans un communiqué de presse.

Benchmark Mineral Intelligence rapporte qu'« il y a environ 150 livres de graphite par véhicule électrique et d'ici 2035, il a été estimé que plus de 150 nouvelles mines de graphite seraient nécessaires pour répondre à la demande projetée ». Étant donné que le graphite représente environ 28 % de la batterie typique d’un véhicule électrique, la quantité totale de graphite nécessaire atteindrait plusieurs millions de tonnes d’ici 2035. » Il faudrait beaucoup d’énergie, de temps et de ressources pour générer une telle quantité de graphite.

Cependant, la nouvelle technologie de X-MAT, qui utilise le traitement thermique des céramiques dérivées du charbon et des polymères en remplacement du graphite, peut réduire à la fois le temps et la température de traitement des matériaux d'anode, tout en augmentant considérablement la charge en silicium. « Sur la base des résultats de nos recherches et développements financés par le Laboratoire national de technologie énergétique du ministère de l'Énergie, nous pensons que les déchets de charbon peuvent jouer un rôle majeur dans l'atténuation de ce déficit et ils sont déjà produits dans les volumes qui seraient nécessaires » a expliqué un porte-parole de l'entreprise dans le communiqué.

L'équipe de recherche de X-MAT a combiné le charbon avec la technologie exclusive à base de résine de formation de silicium de la société pour créer du carbone pour les batteries lithium-ion, a rapporté Joe Stoffa, responsable de la technologie NETL pour le programme de traitement du minerai de carbone, dans un communiqué de presse. Ce matériau d'anode a été testé de manière indépendante sur des batteries 18650, utilisées dans les BEV populaires. Les résultats des 18 650 premières cellules fabriquées à partir de céramique dérivée du charbon et des polymères ont montré une capacité de rétention de 80 % après 1 000 cycles de charge et de décharge complètes, ce qui démontre les capacités de durée de vie prometteuses de la nouvelle technologie, selon le libérer.

« À la fin du projet, le matériau d'anode X-MAT a démontré sa stabilité dans le facteur de forme 18650 et s'avère prometteur en tant que matériau d'anode en carbone à haute teneur en silicium avec une tension nominale plus élevée qui pourrait coûter moins cher que les modèles actuels, tout en ayant un coût significatif. bénéficier de l’utilisation des déchets de charbon », a déclaré Stoffa.

Le PDG de X-MAT, Bill Easter, a déclaré au magazine Waste Advantage : « L'utilisation des déchets de charbon comme matériau à valeur ajoutée fournit non seulement une source nationale d'anodes, mais crée un nouveau marché pour les déchets de charbon. Nous sommes reconnaissants du soutien du ministère de l’Énergie et du NETL, qui ont rendu ce projet possible. Notre matériau à base de charbon peut répondre à cette demande de manière plus respectueuse de l’environnement et constituerait une source nationale de matériau d’anode, aidant ainsi les États-Unis à réduire leur dépendance à l’égard des pays étrangers pour les matériaux essentiels nécessaires pour soutenir la demande croissante d’électrification.

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