Probablement plus que quelques-uns, et ils sont parfaits pour alimenter toutes les choses importantes de la vie moderne : téléphones portables, montres, ordinateurs, voitures et bien plus encore.

Mais où ils vont quand ils échouent est un problème croissant. Les scientifiques de l’Université Rice pensent avoir une solution partielle qui repose sur le procédé unique de chauffage Joule « flash » qu’ils ont développé pour produire du graphène à partir de déchets.

Le laboratoire Rice du chimiste James Tour a reconfiguré le processus pour régénérer rapidement les matériaux d’anode en graphite trouvés dans les batteries lithium-ion, en éliminant les impuretés afin qu’elles puissent être réutilisées encore et encore.

Les travaux du laboratoire apparaissent dans Matériaux avancés.

Les anodes en poudre clignotantes des batteries commerciales recyclent une partie de ce que les chercheurs ont appelé l’accumulation « stupéfiante » de déchets qu’ils laissent actuellement derrière eux. En quelques secondes seulement, une secousse de haute énergie décompose les sels inorganiques, notamment le lithium, le cobalt, le nickel et le manganèse d’une anode. Ceux-ci peuvent être récupérés en les traitant avec de l’acide chlorhydrique dilué.

« La production de batteries lithium-ion en 2026 devrait être cinq fois supérieure à ce qu’elle était en 2017, et à l’heure actuelle, moins de 5% d’entre elles sont recyclées », a déclaré Tour, qui a introduit le procédé flash pour le graphène en 2020.  » Cela pèse lourdement sur l’environnement, car ces batteries usagées sont traitées et les anodes brûlées pour produire de l’énergie ou envoyées à la décharge.

« Nous affirmons que notre procédé peut récupérer les métaux critiques et reconditionner les anodes d’une manière beaucoup plus écologique et économique », a-t-il poursuivi.

Le laboratoire a signalé que les anodes clignotantes dégradent l’interphase électrolyte solide (SEI), qui conduit les ions lithium mais isole également l’anode des réactions néfastes.

Le flashage recouvre ensuite les particules de graphite restantes d’une coque en carbone perméable aux ions qui contribue à leur capacité future, à leur performance de vitesse et à leur stabilité de cycle par rapport aux matériaux classiquement recyclés dans un processus long et énergivore connu sous le nom de calcination à haute température.

Le laboratoire a estimé qu’il en coûterait environ 118 $ pour recycler une tonne de déchets d’anodes non traités. Ils ont démontré que les anodes recyclées par flash ont une capacité spécifique récupérée de 351 milliampères heures par gramme à 32 degrés Fahrenheit, supérieure aux performances de vitesse et à la stabilité électrochimique des anodes recyclées non traitées ou calcinées.

Les anodes flashées recyclées que les chercheurs ont testées ont conservé plus de 77 % de leur capacité après 400 cycles de recharge.

« Au-delà des anodes en graphite usées, nous sommes convaincus que les cathodes, les électrolytes et leurs mélanges peuvent être efficacement recyclés ou reconditionnés par notre méthode », a déclaré Weiyin Chen, étudiant diplômé de Rice, auteur principal de l’étude.

Les co-auteurs sont Rodrigo Salvatierra, visiteur universitaire de Rice; ancien élève John Tianci Li; le chercheur Carter Kittrell ; les étudiants diplômés Jacob Beckham, Kevin Wyss, Nghi La, Paul Savas, Chang Ge, Paul Advincula, Phelecia Scotland et Lucas Eddy ; et les chercheurs postdoctoraux Bing Deng et Zhe Yuan.

Tour est titulaire de la chaire TT et WF Chao en chimie et professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie.

L’Air Force Office of Scientific Research (FA9550-19-1-0296), le Department of Energy National Energy Technology Laboratory (DE-FE0031794) ont financé la recherche.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Université du riz. Original écrit par Mike Williams. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.