Les scientifiques du Centre de recherche sur l’énergie solaire et l’hydrogène du Bade-Wurtemberg (ZSW) ont pu remplacer des solvants toxiques par de l’eau dans la production de cathodes. La production à base d’eau convient également aux batteries pour véhicules électriques.
Afin d’augmenter la densité d’énergie, les batteries lithium-ion incluent des matériaux avec un pourcentage élevé de nickel dans la masse de la cathode. Cela suggère que des solvants et des produits chimiques toxiques sont utilisés dans la production, que le ZSW a en fait pu remplacer par de l’eau et des liquides aqueux.
En particulier, le solvant standard NMP et le mélange de liant PVDF ont été modifiés dans le processus de production. Les électrodes pourraient simplement être produites à l’échelle millimétrique en laboratoire. Maintenant, les scientifiques d’Ulm ont également réussi à produire des électrodes d’environ 100 mètres de long à une échelle proche de la production, sans utiliser d’eau au lieu de solvants.
Les électrodes ont maintenant été installées dans des cellules rondes du type 21700 pour la première fois. Ce format de cellule est utilisé dans la Tesla Model 3, par exemple. Et la ZSW est satisfaite du résultat. « Après 1 000 cycles de charge/décharge, ils avaient encore 80 % de la capacité initiale et conviennent donc à une utilisation dans les automobiles à batterie », écrit l’institut de recherche dans son communiqué.
« Après avoir travaillé avec de l’eau comme solvant pour les anodes pendant de nombreuses années, également à l’échelle industrielle, nous sommes en fait parvenus à faire de même pour les matériaux cathodiques », déclare le Dr Margret Wohlfarth-Mehrens, responsable des travaux en tant que chef du département. « En plus de se débarrasser des solvants nocifs, l’utilisation de l’eau permet également d’utiliser des liants non fluorés, ce qui simplifie considérablement le recyclage des batteries. »
Le procédé sera bientôt testé pour d’autres cellules formats.
« Notre travail vise à améliorer la production d’électrodes dans les batteries lithium-ion et à la rendre respectueuse de l’environnement sans compromettre l’efficacité de la batterie », déclare le professeur Dr Markus Hölzle, responsable du système de service ZSW à Ulm. « L’alternative des solvants toxiques et des produits chimiques contenant du fluor non biodégradables joue un rôle crucial à cet égard. »
Et la production est bien sûr également moins coûteuse lorsque l’on utilise de l’eau au lieu de solvants. Cependant, le ZSW n’a pas fourni d’informations plus détaillées à ce sujet.
zsw-bw. de (en allemand)
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