La course est lancée pour générer de nouvelles technologies afin de préparer l’industrie des batteries à la transition vers un avenir avec davantage d’énergies renouvelables. Dans ce paysage concurrentiel, il est difficile de dire quelles entreprises et quelles solutions sortiront vainqueurs.
Les entreprises et les universités se précipitent pour développer de nouveaux procédés de fabrication afin de réduire les coûts et l’impact environnemental de la construction de batteries dans le monde entier. Ils travaillent au développement de nouvelles approches pour construire à la fois des cathodes et des anodes (les composants chargés négativement et positivement des batteries) et même en utilisant différents ions pour maintenir la charge. Bien que nous ne puissions pas examiner toutes les technologies en cours de développement, nous pouvons en examiner quelques-unes pour vous donner une idée des problèmes que les gens tentent de résoudre.
Une fabrication plus propre
La société californienne Sylvatex a développé un procédé efficace et sans eau pour fabriquer du matériau actif cathodique (CAM). « Cette innovation de procédé réduit le coût total de la CAM de 25 pour cent, tout en utilisant 80 pour cent d’énergie en moins et en éliminant la consommation d’eau et les flux de déchets de sulfate de sodium », a déclaré Virginia Klausmeier, PDG et fondatrice de Sylvatex.
L’objectif de Sylvatex est d’avoir un impact sur l’empreinte carbone du processus de fabrication des batteries, selon Klausmeier. Elle a fait valoir que d’autres entreprises ont intensifié un processus inefficace alors que le marché se développait rapidement. « Ces usines utilisent 200 millions de gallons d’eau par an. Le matériau cathodique représente environ 50 à 70 % du coût de la batterie.
Selon Alex Kosyakov, co-fondateur et PDG de la société de composants de batteries Natrion, le processus habituel de fabrication de cathodes et de batteries lithium-ion comporte de nombreuses étapes. Les fabricants commencent par prendre des minerais contenant de faibles concentrations initiales de métaux extraits tels que le cobalt, le manganèse, l’aluminium et le nickel. Ils les décomposent en très petits morceaux dans d’immenses cuves contenant des pales rotatives ou des billes en céramique.
Les entreprises traitent les minerais avec une solution d’acide sulfurique contenant de grandes quantités d’eau. Les sels de sulfate sont extraits après cette étape. Le traitement entraîne le rejet de dioxyde de soufre dans l’atmosphère, ce qui provoque des pluies acides et crée des problèmes de sécurité sur le lieu de travail.
Ensuite, les fabricants mélangent les sels de sulfate avec les sels de lithium, les combinent et les broient en poudre. Ils chauffent les poudres dans des fours massifs à haute température pour éliminer les impuretés, puis les chauffent à nouveau pour fusionner le lithium avec le métal et l’oxygène.
Après cela, pour fabriquer les cathodes, ils broient généralement à nouveau les poudres. Ils fabriquent ensuite une encre ou une bouillie en combinant la poudre obtenue avec des solvants et des liants. Ils peignent le liquide obtenu sur du papier d’aluminium et le laissent sécher. Ensuite, ils coupent la feuille enduite aux dimensions souhaitées, la superposent avec les autres matériaux de la batterie, pressent les couches obtenues dans une presse à rouler, l’enroulent en bobine ou en bobine et la placent dans le boîtier de la batterie.
« Ce que nous avons fait, c’est développer un processus que nous appelons notre processus « nouvelle génération » qui est sans eau », a déclaré Klausmeier. « Il utilise une polyvalence ou une flexibilité de matières premières sans les molécules de sulfate, de sorte que vous n’avez aucun de ces déchets, et que vous pouvez donc utiliser une gamme plus large d’intrants pouvant provenir de matériaux recyclés… ou de matériaux extraits et raffinés qui doivent être extraits. et moins raffiné.
Klausmeier a déclaré que son entreprise utilise des hydroxydes ou des oxydes métalliques comme matières premières. Le processus consiste à combiner ces matériaux avec un additif exclusif qu’elle décrit comme « pas tout à fait un tensioactif » dans un pot qui les mélange. Ceci est suivi d’une étape de calcination. (La calcination consiste à augmenter la température d’un composé dans un environnement avec peu d’oxygène, mais sans le chauffer au point de le faire fondre.)
L’élimination du soufre du processus réduit les risques de fabrication liés à la création du CAM.
