Vers des composants entièrement recyclables pour les batteries rechargeables.
Quel est LE plus gros problème des batteries actuelles ? Probablement le fait qu’elles ne soient pas ou peu recyclables. Une hérésie écologique qui continue de hanter les débats autour d’une transition verte… Mais ça, c’était avant qu’une avancée significative en la matière ne soit réalisée par des chercheurs de l’Université d’État de Pennsylvanie. Sous la direction d’Enrique Gomez, professeur de génie chimique, cette équipe a innové dans la conception des batteries au lithium à l’état solide, permettant le recyclage intégral de tous leurs composants.
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Une conception renouvelée pour le recyclage des batteries
L’équipe de recherche a repensé la structure de ces batteries, couramment utilisées dans les appareils électroniques mais critiquées pour leur faible éco-compatibilité. Leur solution consiste à intégrer des couches polymères facilitant le recyclage après usage. Cette méthode contraste avec les pratiques actuelles qui se concentrent principalement sur la récupération des métaux des cathodes, tandis que les autres composants deviennent des déchets.
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L’innovation des couches polymères
Pour séparer efficacement les composants lors du recyclage, les chercheurs ont inséré deux couches de polymère entre l’électrode et l’électrolyte. Ces couches se dissolvent au cours du processus de recyclage, permettant ainsi une séparation aisée des matériaux essentiels, prévenant leur mélange en une “masse noire” difficile à traiter.
La technique de frittage à froid
Une fois les composants séparés, les chercheurs ont employé une technique appelée frittage à froid, développée initialement en 2016 par Clive Randall de l’Institut de Recherche sur les Matériaux de Penn State. Cette méthode permet de recombiner les matériaux à basse température, favorisant ainsi la formation de nouvelles batteries sans dégrader la performance.
Des résultats prometteurs
Les tests de performance sur les batteries reconstruites montrent une capacité de décharge récupérée entre 92,5 % et 93,8 % de leur capacité originale. Ces résultats sont particulièrement encourageants pour l’avenir des technologies de batteries recyclables, visant une application plus large, notamment dans les appareils mobiles comme les téléphones et les ordinateurs portables.
Vers une commercialisation écologique
Bien que la commercialisation des batteries au lithium à l’état solide soit encore à ses débuts, cette recherche ouvre des perspectives importantes pour la conception de versions recyclables. L’objectif à long terme des chercheurs est de généraliser cette innovation aux batteries de plus grande taille, une fois que la technologie à l’état solide se sera davantage démocratisée.
Cet article explore l’innovation des chercheurs de Penn State dans la conception de batteries au lithium à l’état solide avec des composants entièrement recyclables. En intégrant des couches polymères et en utilisant le frittage à froid pour la reconstruction des batteries, cette avancée pourrait non seulement améliorer l’impact environnemental des batteries rechargeables mais aussi leur durabilité et efficacité sur le long terme.
Source : ACS Publications
