La transition de l'Europe vers les batteries nécessite de nouvelles approches en matière de traitement des matériaux
Lancement du projet européen USE-G : purification du graphite à base de chlore pour des batteries plus durables
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Comment l'Europe peut-elle produire du graphite pour les batteries lithium-ion d'une manière plus propre, moins énergivore et moins dépendante des chaînes d'approvisionnement non européennes, tout en utilisant davantage de matériaux recyclés ? Dans le cadre d'un nouveau projet commun, des partenaires de l'industrie et de la recherche développent de nouvelles technologies pour traiter le graphite naturel et recyclé tout au long de la chaîne de traitement. L'université Friedrich Schiller d'Iéna est chargée du développement et de l'évaluation systématique d'un nouveau procédé de purification utilisant le chlore gazeux comme alternative potentiellement plus respectueuse de l'environnement que les procédés existants.
Le professeur Martin Oschatz, chimiste, dirige le projet à l'université d'Iéna.
Anne Günther (University of Jena)
Le projet, intitulé "USE-G : Environmentally Friendly and Safe Graphite Extraction for Europe's Battery Industry", dispose d'un budget total de 1,7 million d'euros et est principalement financé par le ministère fédéral allemand de l'économie et de l'énergie. Le financement s'étendra sur trois ans.
La transition de l'Europe vers les batteries nécessite de nouvelles approches en matière de traitement des matériaux
Le graphite est un composant clé des batteries lithium-ion, représentant une part importante des matériaux actifs de l'anode. Pour la transformation industrielle en matériau de qualité batterie - en particulier la purification, le revêtement et la mise en forme - l'Europe a jusqu'à présent été fortement tributaire de technologies et de chaînes d'approvisionnement non européennes. USE-G vise à résoudre ce problème et à faire la démonstration d'un procédé de transformation contrôlé par l'Europe qui ne nécessite pas de produits chimiques particulièrement problématiques, qui réduit la consommation d'énergie et qui intègre les flux de recyclage de manière plus efficace.
L'université d'Iéna met au point un procédé de purification utilisant du chlore gazeux
Dans le cadre de ce projet, l'université d'Iéna dirige les travaux sur la purification du graphite à l'aide de chlore à des températures élevées. L'objectif est de tester une méthode qui pourrait être considérée comme une alternative plus propre à la purification par l'acide fluorhydrique, tout en étant moins gourmande en énergie que les procédés à haute température utilisés dans certains secteurs de l'industrie. Bien que les méthodes de purification à base de chlore aient fait leurs preuves dans d'autres applications, leur potentiel pour les flux de graphite naturel et recyclé n'a pas encore été pleinement exploré. Le projet évaluera donc systématiquement la technologie pour les deux sources de matériaux pour la première fois.
"Notre objectif est d'étudier la purification du chlore gazeux à des températures élevées comme une alternative plus propre à l'acide fluorhydrique et une option moins énergivore que la purification thermique. Cette recherche pourrait ouvrir de nouvelles voies à l'Europe pour réduire les incidences sur l'environnement sans compromettre la qualité des matériaux", déclare Martin Oschatz, professeur au centre de chimie énergétique et environnementale de l'université Friedrich Schiller d'Iéna.
Renforcer le recyclage : Le graphite de la "masse noire" réintègre le cycle
Parallèlement au développement du processus de purification, le partenaire industriel H.C. Starck Tungsten GmbH travaille à la récupération du graphite dans ce que l'on appelle la "masse noire" produite dans la chaîne de recyclage des piles. Bien que le graphite représente une proportion importante de la masse noire, il n'a pratiquement pas été réutilisé jusqu'à présent. L'objectif du projet est de traiter le graphite, qui est souvent perdu dans les processus conventionnels, et de le réintégrer dans la chaîne d'approvisionnement à l'avenir, contribuant ainsi à une véritable économie circulaire.
Une autre entreprise impliquée, Rain Carbon Germany GmbH, développe également de nouveaux matériaux de revêtement en carbone plus durables et des processus connexes pour améliorer la performance électrochimique des anodes en graphite et réduire l'empreinte écologique de la fabrication.
Du graphite naturel et recyclé au prochain matériau d'anode européen
La société canadienne Northern Graphite fournira du graphite naturel et sera chargée, dans le cadre du projet, du broyage, du façonnage et des essais sur les batteries, entre autres. Au cours du projet, le graphite naturel et le graphite recyclé seront d'abord traités séparément afin de déterminer les niveaux de base en matière de pureté et de performance. Dans une étape ultérieure, les partenaires examineront si les deux flux peuvent être mélangés pour former un matériau d'anode unifié, dans le but de créer un produit européen qui puisse être qualifié par les fabricants de cellules et d'éléments de batterie à l'avenir. Tous les travaux se dérouleront en Allemagne, sur les sites des partenaires respectifs.
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