Si-DRIVE pour une production durable de batteries en Europe
Environ 90% des piles au lithium-ion sont actuellement produites en Asie. Divers efforts sont déployés en Europe pour mettre en place leur propre production de batteries. L’objectif de Si-DRIVE est de développer une cellule d’ici 2030 composée d’une anode en silicium nanostructurée, d’un nouvel électrolyte solide à base de liquides ioniques et d’une cathode totalement exempte de cobalt mais riche en lithium. Une cellule dotée de cette structure et d’un programme de recyclage complet pourrait permettre une production durable de batteries.
« Ce qui est remarquable avec ce projet est que nous travaillons ensemble pour couvrir toutes les étapes de la chaîne de valeur des batteries, du développement des matériaux à la production de prototypes de cellules et au recyclage », explique le professeur Stefano Passerini, directeur de l’HIU. Son groupe de recherche développe le nouveau matériau de cathode sans cobalt avec des éléments non critiques comme le fer ou l’aluminium. La Commission européenne a classé le cobalt en tant que matière première « critique » car il s’agit d’une ressource rare et géopolitiquement difficile d’accès, ce qui peut entraîner des goulots d’étranglement dans l’approvisionnement. De plus, en République démocratique du Congo, où se déroule l’essentiel de l’extraction, l’élément est parfois extrait avec le travail des enfants et des conditions inhumaines. « Dans le même temps, nous souhaitons augmenter de manière significative la teneur en lithium du revêtement de la cathode par rapport aux matériaux conventionnels afin de parvenir à une augmentation significative de la densité énergétique », explique Passerini.
Cinq partenaires du projet travailleront également sur le concept d’économie en boucle fermée afin d’identifier d’autres applications. Des scénarios sont envisageables dans lesquels des batteries «bas âge» de voitures électriques sont combinées et réutilisées comme unités de stockage stationnaire. Le concept de l’anode et de l’électrolyte suivent également ce concept de durabilité, de sorte qu’un taux de recyclage de plus de 50% doit finalement être atteint. Les nanostructures de l’anode sont conçues de manière à permettre la stabilité à long terme grâce à une géométrie idéale. La structure de l’anode sera optimisée par modélisation de manière à ce que l’expansion du volume et la déformation mécanique puissent être compensées de la meilleure façon possible tout en maintenant une densité d’énergie maximale. L’électrolyte solide nouvellement développé est basé sur des liquides ioniques, qui offrent une plus grande stabilité aux hautes tensions, une sécurité maximale et une faible inflammabilité.
Le projet, financé par le programme-cadre européen pour la recherche et l’innovation « Horizon 2020 », regroupe les activités d’un total de 17 institutions scientifiques et industrielles de huit pays.
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