Comment de vieux panneaux solaires peuvent booster l'efficacité des batteries de voitures électriques
Publié le 20 Août 2024Lien vers l'article original: ici
Des chercheurs ont testé le recyclage du silicium provenant de panneaux solaires pour fabriquer des batteries. Il en ressort un gain de performance.
Et si la filière de l'énergie solaire venait de résoudre la difficile gestion de la fin de vie des panneaux solaires ? C'est l'espoir né d'une étude réalisée par chercheurs de l'Institut de technologies de bioénergie et de bioprocédé de Qingdao (QIBEBT) en Chine, publiée dans la revue Nature Sustainability. Elle montre qu'il est possible d'utiliser des panneaux en fin de vie pour fabriquer des batteries plus performantes afin d'alimenter des voitures électriques. En plus de s'inscrire dans une approche durable, cette solution de recyclage serait peu coûteuse.
Le casse-tête du silicium
L'énergie solaire est l'un des pans privilégiés par la Chine pour atténuer sa dépendance aux énergies fossiles, rappelle Interesting Engineering. Cette démarche vise à devenir neutre en carbone d'ici 2060, mais passera par un pic d'émissions à l'horizon 2030. Or, si le solaire s'affiche comme une solution, il génère une grande quantité de déchets après une trentaine d'années de service.
Les scientifiques chinois ont donc tenté d'atténuer ce problème en rendant possible la réutilisation du silicium présent dans les panneaux solaires afin de fabriquer des batteries lithium-ion avec. Car si le cuivre ou l'argent peuvent trouver une seconde vie facilement, c'est bien à cause du silicium que la fin de vie des panneaux se compliquait.
Du moins jusqu'à présent. Car les premiers tests du QIBEBT sont prometteurs. Contrairement aux modèles classiques, les batteries lithium-ion n'utiliseraient pas des anodes en graphite, mais en silicium. Seul problème, les anodes en silicium avaient jusqu'à présent tendance à se dilater lors des cycles de charge-décharge des batteries. Ce qui provoque des casses mécaniques perturbant l'efficacité de l'objet.
Les scientifiques chinois ont donc tenté d'atténuer ce problème en rendant possible la réutilisation du silicium présent dans les panneaux solaires afin de fabriquer des batteries lithium-ion avec. Car si le cuivre ou l'argent peuvent trouver une seconde vie facilement, c'est bien à cause du silicium que la fin de vie des panneaux se compliquait.
Du moins jusqu'à présent. Car les premiers tests du QIBEBT sont prometteurs. Contrairement aux modèles classiques, les batteries lithium-ion n'utiliseraient pas des anodes en graphite, mais en silicium. Seul problème, les anodes en silicium avaient jusqu'à présent tendance à se dilater lors des cycles de charge-décharge des batteries. Ce qui provoque des casses mécaniques perturbant l'efficacité de l'objet.
Une efficacité de 99,94 % des batteries après 200 cycles de recharge
Il a donc été décidé par le directeur de la division des technologies appliquées du QIBEBT, Cui Guanglei - également auteur de l'étude -, de recourir à des particules de silicium de taille micrométrique (uM-Si). Et en réutilisant des cellules solaires usagées, les chercheurs n'ont pas uniquement rendu l'approche durable : selon les tests de performance, les scientifiques sont parvenus à une meilleure stabilité électrochimique des batteries.
Ainsi, elles sont en mesure de conserver une efficacité de 99,94 %, même après 200 cycles de charge-décharge. Des résultats dus à la taille réduite des anodes, mais également à une modification des composants de l'électrolyte.
La formulation chimique mise au point par les experts du QIBEBT permet de former une interphase solide-électrolyte capable de maintenir ensemble les particules de silicium. Et ce, même en cas de fractures mécaniques propres aux anodes fabriquées dans cette matière.
Ainsi, elles sont en mesure de conserver une efficacité de 99,94 %, même après 200 cycles de charge-décharge. Des résultats dus à la taille réduite des anodes, mais également à une modification des composants de l'électrolyte.
La formulation chimique mise au point par les experts du QIBEBT permet de former une interphase solide-électrolyte capable de maintenir ensemble les particules de silicium. Et ce, même en cas de fractures mécaniques propres aux anodes fabriquées dans cette matière.
"En utilisant des matériaux recyclés et une ingénierie chimique avancée, nous avons démontré que des batteries lithium-ion performantes et respectueuses de l'environnement sont non seulement possibles, mais sont aussi à portée de main".
© Pierre MONNIER pour www.geo.fr
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