La biomasse papier pour fabriquer des batteries

Des chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute ont mis au point une méthode pour utiliser la biomasse de papier bon marché et abondante pour fabriquer une batterie rechargeable au lithium-soufre. Une telle batterie pourrait être utilisée pour alimenter les grands centres de données et offrir une option de stockage d'énergie moins coûteuse pour les microréseaux et le réseau électrique traditionnel.

Les batteries lithium-ion rechargeables sont actuellement la technologie de batterie dominante. Au cours des dernières années, cependant, un intérêt croissant s'est développé autour des batteries au lithium-soufre, qui peuvent avoir plus du double de l'énergie de leurs homologues lithium-ion de la même masse.

Dans sa forme élémentaire, le soufre est non conducteur, mais lorsqu'il est combiné avec du carbone à des températures élevées, il devient très conducteur, ce qui lui permet d'être utilisé dans de nouvelles technologies de batteries. Le défi, cependant, est que le soufre peut facilement se dissoudre dans l'électrolyte d'une batterie, provoquant la détérioration des électrodes de chaque côté après seulement quelques cycles.

Pour développer leur méthode, les chercheurs de Rensselaer se sont associés à Finch Paper à Glens Falls, qui a fourni le lignosulfonate. Cette "liqueur brune" est séchée et ensuite chauffée à environ 700 degrés dans un four à tube de quartz.

La chaleur élevée chasse la plus grande partie du gaz sulfureux mais retient une partie du soufre sous forme de polysulfures (chaînes d'atomes de soufre) qui sont enfoncés profondément dans une matrice de charbon actif. Le processus de chauffage est répété jusqu'à ce que la bonne quantité de soufre soit piégée dans la matrice de carbone. Le matériau est ensuite broyé et mélangé avec un liant polymère inerte pour créer un revêtement cathodique sur une feuille d'aluminium.

 

L'équipe de recherche a jusqu'à présent créé un prototype de batterie au lithium-soufre de la taille d'une batterie de montre, qui peut réaliser 200 cycles. L'étape suivante consiste à augmenter le prototype afin d'augmenter considérablement le taux de décharge et la durée de vie de la batterie.

 

«En réorientant cette biomasse, les chercheurs travaillant avec CFES apportent une contribution significative à la préservation de l'environnement tout en construisant une batterie plus efficace qui pourrait fournir un coup de fouet à l'industrie du stockage d'énergie», a déclaré Martin Byrne, directeur du développement commercial.

 

Le financement initial de la recherche provenait de l'Institut de prévention de la pollution de l'État de New York (NYSP2I). L'équipe de recherche a ensuite obtenu une subvention «Bench to Prototype» de l'Autorité de recherche et de développement énergétique de l'État de New York, administrée par NY-BEST (New York Battery and Energy Storage Technology) pour développer davantage la technologie.

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