Ebnar
L’avenir appartient aux technologies durables. À ce titre, les batteries sodium-ion constituent une alternative prometteuse à la technologie lithium-ion pour la gestion des énergies intermittentes.
Abondement 2020
Le besoin initial
Les batteries Li-ion ont principalement été pensées pour être légères et performantes, leur impact environnemental et leur caractère recyclable ayant été relégués au second plan. L’objectif du projet EBNaR est de développer des batteries Na-ion afin de substituer le lithium par le sodium qui est un élément abondant, le graphite par un carbone dur afin de réduire la dépendance vis-à-vis de la Chine, et un électrolyte à base de tétrafluoroborate de sodium à la place de l’hexafluorophosphate de lithium afin de réduire les émissions de HF (fluorure d’hydrogène) dans le procédé de recyclage.
Le verrou à lever
Le développement de la batterie Na-ion nécessite le remplacement du graphite, matériau critique, par un autre matériau carboné appelé carbone dur, synthétisé au laboratoire et qui doit présenter des performances équivalentes à celle du graphite. Celles-ci étant dépendantes de l’électrolyte utilisé, il s’agit également de formuler et de caractériser des électrolytes qui pourraient être utilisés dans les batteries sodium-ion, et ainsi permettre leur déploiement.
Les moyens R&D mis en oeuvre
Concernant l’élaboration de carbones durs, un précurseur abondant (saccharose) a été utilisé. L’élaboration passe par une déshydratation en four à moufle sous air, puis un traitement de pyrolyse sous atmosphère contrôlée en 2 étapes, dont l’une est réalisée sous pression grâce à un dispositif développé au laboratoire. Les matériaux sont ensuite caractérisés à l’aide du parc d’appareillage de l’IJL (diffraction des RX, adsorption, pycnométrie, spectromètre Raman, microscopies électroniques, cycleur de batteries). Les électrolytes sont caractérisés au regard de leur masse volumique, de leur viscosité, de leur conductivité et leur stabilité électrochimique afin de trouver la formulation optimale pour une utilisation dans les batteries sodium-ion à base de carbone dur.
L’ensemble est associé sous forme de pile-boutons entièrement montées au laboratoire sous atmosphère inerte afin d’évaluer les propriétés de cyclage des carbones durs synthétisés en présence de l’électrolyte optimisé.
Les perspectives de partenariats
Des contacts ont été pris avec Tokai Carbone Savoie pour l’étude du cyclage du graphite en batterie Li-ion, la Gigafactory Verkor pour l’étude des batteries sodium-ion ou encore la société Orano concernant le recyclage de batteries d’ordinateurs portables.
