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Table des matières
La technologie des batteries lithium-fer-phosphate a fait une percée
1. Problèmes de pollution après le recyclage du phosphate de fer et de lithium
Le marché du recyclage des batteries électriques est énorme et, selon les institutions de recherche concernées, le total cumulé des batteries électriques mises au rebut en Chine devrait atteindre 137,4 MWh d'ici 2025.
Prise batteries au lithium fer phosphate À titre d’exemple, il existe principalement deux manières de recycler et d’utiliser les batteries électriques hors d’usage : l’une est l’utilisation en cascade, et l’autre est le démantèlement et le recyclage.
L'utilisation en cascade fait référence à l'utilisation de batteries d'alimentation au lithium fer phosphate avec une capacité restante comprise entre 30% et 80% après démontage et recombinaison, et à leur application à des zones à faible densité énergétique telles que le stockage d'énergie.
Le démantèlement et le recyclage, comme son nom l'indique, font référence au démantèlement des batteries d'alimentation au lithium fer phosphate lorsque la capacité restante est inférieure à 30%, et à la récupération de leurs matières premières, telles que le lithium, le phosphore et le fer dans l'électrode positive.
Le démantèlement et le recyclage des batteries lithium-ion peuvent réduire l'extraction de nouvelles matières premières pour protéger l'environnement et avoir également une grande valeur économique, réduisant considérablement les coûts d'extraction, les coûts de fabrication, les coûts de main-d'œuvre et les coûts d'aménagement de la ligne de production.
Le démantèlement et le recyclage des batteries lithium-ion se déroulent principalement selon les étapes suivantes : collecte et tri des batteries lithium usagées, démantèlement des batteries, séparation et raffinage des métaux. À l'issue de cette opération, les métaux et matériaux récupérés peuvent être utilisés pour la production de nouvelles batteries ou d'autres produits, ce qui permet de réaliser d'importantes économies.
Cependant, un groupe d'entreprises de recyclage de batteries, dont Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., filiale de Ningde Times Holding Co., Ltd., sont désormais confrontées à un problème épineux : le recyclage des batteries génère des sous-produits toxiques et émet des polluants nocifs. Le marché a un besoin urgent de nouvelles technologies pour réduire la pollution et la toxicité du recyclage des batteries.
2.LBNL a trouvé de nouveaux matériaux pour résoudre les problèmes de pollution après le recyclage des batteries.
Récemment, le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) aux États-Unis a annoncé avoir découvert un nouveau matériau capable de recycler les batteries lithium-ion usagées avec seulement de l'eau.
Le Laboratoire national Lawrence-Berkeley a été créé en 1931 et est géré par l'Université de Californie pour le compte du Bureau des sciences du Département de l'Énergie des États-Unis. Il a remporté 16 prix Nobel.
Le nouveau matériau inventé par le Laboratoire national Lawrence-Berkeley s'appelle « liant à libération rapide ». Les batteries lithium-ion fabriquées à partir de ce matériau sont facilement recyclables, respectueuses de l'environnement et non toxiques. Il suffit de les démonter, de les plonger dans de l'eau alcaline et de les secouer doucement pour en extraire les éléments nécessaires. Les métaux sont ensuite filtrés et séchés.
Comparé au recyclage actuel des batteries lithium-ion, qui implique le déchiquetage et le broyage des batteries, suivis d'une combustion pour la séparation des métaux et des éléments, ce matériau présente une toxicité importante et un faible impact environnemental. En comparaison, le nouveau matériau est comme le jour et la nuit.
Fin septembre 2022, cette technologie a été sélectionnée comme l’une des 100 technologies révolutionnaires développées à l’échelle mondiale en 2022 par les R&D 100 Awards.
Comme nous le savons, les batteries lithium-ion sont constituées d’électrodes positives et négatives, d’un séparateur, d’un électrolyte et de matériaux structurels, mais la manière dont ces composants sont combinés dans les batteries lithium-ion n’est pas bien connue.
Dans les batteries lithium-ion, un matériau essentiel qui maintient la structure de la batterie est l’adhésif.
Le nouveau liant à libération rapide découvert par les chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory est composé d'acide polyacrylique (PAA) et de polyéthylène imine (PEI), qui sont reliés par des liaisons entre des atomes d'azote chargés positivement dans le PEI et des atomes d'oxygène chargés négativement dans le PAA.
Lorsque le liant à libération rapide est placé dans de l'eau alcaline contenant de l'hydroxyde de sodium (Na+OH-), les ions sodium pénètrent brusquement dans la zone adhésive, séparant les deux polymères. Ces derniers se dissolvent dans le liquide, libérant ainsi les composants de l'électrode.
En termes de coût, lorsqu'il est utilisé pour fabriquer des électrodes positives et négatives de batteries au lithium, le prix de cet adhésif est environ un dixième de celui des deux plus couramment utilisés.
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