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Un nouveau procédé pour fabriquer des batteries composites recyclables

Posté le 3 octobre 2019
par Arnaud Moign dans Chimie et Biotech

Les batteries de véhicules électriques usagées contiennent des métaux lourds et leur mise en décharge présente de sérieux risques pour l’environnement. Des chercheurs américains de Penn State University proposent une méthode permettant de concevoir des batteries plus facilement recyclables et à la durée de vie plus longue.

Les filières de recyclage des batteries de véhicules électriques en fin de vie existent bel et bien. Néanmoins, récupérer le lithium des batteries nécessite de passer par une succession d’étapes de broyage et de raffinage dont le coût total est plus élevé que la valeur des métaux récupérés. Par conséquent, améliorer la recyclabilité des batteries est un enjeu crucial pour l’avenir des véhicules électriques.

Le frittage à froid : un procédé novateur

Dévoilé en 2016 dans le journal Advanced Functional Materials par une autre équipe de chercheurs de Penn State, le procédé de frittage à froid (Cold Sintering, NDLR) permet de concevoir des matériaux organique/céramique hybrides. En effet, contrairement au frittage traditionnel qui fait intervenir des températures de plus de 1000 °C, en frittage à froid la température ne dépasse pas 100 °C ou 200 °C. Ainsi, ce fonctionnement à basse température empêche la destruction des matériaux organiques, ce qui rend possible la création d’hybrides organiques/céramiques.

Un matériau hybride flexible et conducteur électrique

Pourquoi chercher à concevoir un matériau hybride ? Comme l’explique le professeur Enrique Gomez, le but est de créer le matériau idéal en associant la conductivité ionique d’électrolytes solides tels que le LAGP ou le LATP à la flexibilité de sels organiques au lithium. Les travaux que lui et son équipe viennent de publier récemment sont pour le moins prometteurs. En effet, en plus d’être très denses (près de 90% de densité), les composites LAGP–LiTFSI et LATP–LiTFSI qui y sont présentés ont une conductivité ionique qui avoisine 10−4 S.cm−1, une valeur qui se rapproche de celle des matériaux traditionnels frittés à 800°C.

Les multiples applications du frittage à froid

Mise à part la fabrication d’électrolytes solides, la synthèse de composites de type céramique/sel organique pourrait avoir d’autres applications. La conception de cathodes composites en fait partie, au même titre que la réalisation de matériaux à fonction structurale possédant une certaine réactivité. Néanmoins, l’équipe du professeur Gomez est consciente du décalage qui existe parfois entre recherche académique et réalité industrielle. Tout en poursuivant leurs travaux académiques, ils sont également en quête de partenariats industriels afin d’accélérer l’implémentation de futures technologies basées sur le frittage à froid.

Source : Penn State News, 19/09/2019

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