Utilizzo dei rifiuti di carbone per alimentare il litio

Feb 24, 2024

Inserito da Staff | 01 agosto 2023

Nel 2020, NETL ha assegnato a X-MAT, una divisione di Semplastics, 1 milione di dollari per un progetto triennale per lo sviluppo di anodi compositi ceramici derivati ​​​​da polimeri che utilizzano i rifiuti di carbone come fonte di carbonio per gli anodi delle batterie agli ioni di litio. Da allora il gruppo di ricerca X-MAT ha trasformato quei finanziamenti in alcuni sviluppi promettenti per il futuro della tecnologia delle batterie agli ioni di litio e dell’energia sostenibile.

Secondo NETL, un anodo è uno dei due elettrodi all'interno di una batteria agli ioni di litio, tipicamente costituito da grafite depositata su un foglio di rame. La grafite rappresenta una componente significativa del peso e del costo complessivi di una batteria agli ioni di litio. Attualmente può essere derivato dalla grafite naturale (estratta come grafite) o dalla grafite sintetica (derivata da altri idrocarburi) e la maggior parte del suo costo (dell'ordine di 10.000 dollari/tonnellata) è dovuto ai requisiti di temperatura e tempo di lavorazione, è stato spiegato in un comunicato stampa.

Benchmark Mineral Intelligence riporta che "ci sono circa 150 libbre di grafite per veicolo elettrico ed entro il 2035 è stato stimato che sarebbero necessarie più di 150 nuove miniere di grafite per soddisfare la domanda prevista". Poiché la grafite costituisce circa il 28% della tipica batteria di un veicolo elettrico, la quantità totale di grafite necessaria raggiungerebbe molti milioni di tonnellate entro il 2035." Per generare una tale quantità di grafite sarebbero necessari molta energia, tempo e risorse.

Tuttavia, la nuova tecnologia di X-MAT, che utilizza il trattamento termico per ceramiche derivate dal carbone e dai polimeri come sostituto della grafite, può ridurre sia il tempo di lavorazione che la temperatura per i materiali anodici, aumentando allo stesso tempo in modo significativo il carico di silicio. “Sulla base dei risultati della nostra ricerca e sviluppo finanziati dal Laboratorio nazionale di tecnologia energetica del Dipartimento dell’Energia, riteniamo che i rifiuti di carbone possano svolgere un ruolo importante nel mitigare questa carenza e vengono già prodotti nei volumi che sarebbero necessari”, ha spiegato un portavoce dell'azienda nel comunicato.

Il team di ricerca X-MAT ha combinato il carbone con la tecnologia proprietaria dell'azienda basata sulla resina per la formazione del silicio per creare carbonio per le batterie agli ioni di litio, ha riferito Joe Stoffa, responsabile della tecnologia NETL per il programma di elaborazione del minerale di carbonio, in un comunicato stampa. Questo materiale anodico è stato testato in modo indipendente nelle batterie 18650, utilizzate nei BEV più diffusi. I risultati delle prime 18650 celle realizzate utilizzando carbone e ceramica derivata da polimeri hanno mostrato una capacità di ritenzione dell'80% dopo 1.000 cicli di carica e scarica completa, il che ha dimostrato le promettenti capacità di durata del ciclo della nuova tecnologia, secondo lo studio. pubblicazione.

“Alla fine del progetto, il materiale anodico X-MAT ha dimostrato stabilità nel fattore di forma 18650 e si mostra promettente come materiale anodico in carbonio ad alto contenuto di silicio con una tensione nominale più elevata che potrebbe costare meno degli operatori storici, pur avendo un significativo co- beneficio attraverso l’utilizzo dei rifiuti di carbone”, ha affermato Stoffa.

Bill Easter, CEO di X-MAT, ha dichiarato alla rivista Waste Advantage: “L’uso dei rifiuti di carbone come materiale a valore aggiunto non solo fornisce una fonte interna per gli anodi, ma crea un nuovo mercato per i rifiuti di carbone. Siamo grati per il sostegno del Dipartimento dell'Energia e del NETL, che hanno reso possibile questo progetto. Il nostro materiale a base di carbone può soddisfare questa domanda in modo più ecologico e porterebbe a una fonte interna per il materiale anodico, aiutando gli Stati Uniti a ridurre la dipendenza dai paesi stranieri per i materiali critici necessari per supportare la crescente domanda di elettrificazione”.

Ulteriori informazioni sui formati di testo