Et si les batteries des véhicules électriques pouvaient être fabriquées à partir d'arbres ?

La question semble tout à fait hypothétique, mais l'industrie papetière finlandaise est convaincue qu'elle peut rendre la production de batteries pour véhicules électriques beaucoup plus durable. En utilisant la lignine, un sous-produit de son industrie de la fibre de cellulose (comme pour les tissus) et de la pâte à papier, Stora Enso a mis au point un substitut bio-renouvelable au carbone graphite utilisé aujourd'hui pour les anodes.

La lignine, qui constitue entre 20 et 30 % des arbres, est un agent liant qui confère au bois sa rigidité et l'empêche de pourrir. C'est l'une des plus grandes sources renouvelables de carbone et Finish Stora Enso est l'un des plus grands propriétaires privés de forêts au monde.

Partenariat avec Polestar, Northvolt et Altris

En 2022, Stora Enso s'est associé au constructeur automobile suédois Polestar et au fabricant de batteries lithium-ion Northvolt pour développer une alternative aux batteries à base de lignode. Aujourd'hui, elle s'associe également à Altris, un développeur suédois de batteries sodium-ion. Stora Enso se dit prête à investir plus de 100 millions d'euros dans une nouvelle coentreprise afin d'étendre le processus à la production commerciale.

Qu'est-ce qui se cache derrière cette histoire ? Une batterie de VE se compose aujourd'hui d'une cathode négative et d'une anode positive séparées par un polymère. et d'une anode positive séparées par un polymère. Lors de la charge, les ions se déplacent à travers un électrolyte de la cathode vers l'anode, où ils sont "stockés" dans des couches horizontales, comme dans un parking.

C'est l'inverse lors de la décharge. Dans ce processus, des électrons sont produits, fournissant l'électricité nécessaire pour alimenter le moteur du véhicule électrique.

La cathode est constituée d'oxydes métalliques tels que le phosphate de fer lithié (LFP) ou l'oxyde de nickel manganèse cobalt (NMC). Parallèlement, le carbone graphite est principalement utilisé pour l'anode, qui représente jusqu'à 30 % du poids de la batterie. Le graphite peut être extrait dans des mines à ciel ouvert à partir d'occurrences naturelles non renouvelables - appelé "graphite naturel" - ou créé synthétiquement.

Le graphite synthétique est un matériau d'origine fossile fabriqué par un procédé énergivore à partir de fûts de pétrole et de coke dérivé du charbon, à des températures très élevées pouvant atteindre 3 000 degrés Celsius. Ce procédé consomme beaucoup d'énergie, qui est souvent fournie par des centrales électriques au charbon en Chine. Aucune de ces méthodes n'est donc durable et ajoute à l'empreinte carbone de la production de piles.

Carbone dur biosourcé

Stora Enso a trouvé un moyen de créer du "carbone dur" biosourcé à partir de la lignine, un sous-produit existant de la production de fibres de cellulose et de pâte à papier. La méthode de fabrication de ce "Lignode®", comme on l'appelle, qui consiste essentiellement à chauffer la lignine, mais à des températures beaucoup plus basses, reste un secret de fabrication. Toutefois, Stora Enso produit elle-même beaucoup de lignine.

L'usine Sunila de Kotka, en Finlande, produit de la pâte à papier depuis plus de 80 ans et extrait de la lignine à l'échelle industrielle depuis 2001. Sa capacité de production annuelle est de 50 000 tonnes, ce qui en fait la plus grande installation au monde.

Un avantage évident de l'utilisation de Lignode® pour l'anode est qu'il provient d'une source renouvelable : les arbres. Comme il s'agit déjà d'un sous-produit de l'industrie du papier, il n'est pas nécessaire d'exploiter de nouvelles forêts. Le matériau de base est déjà là.

Un autre avantage significatif, selon Stora Enso, est la structure désordonnée et ouverte des carbones durs en général et de Lignode® en particulier, qui permet à l'anode d'être chargée et déchargée plus rapidement que le graphite traditionnel.

Il permet une plus grande mobilité des ions à l'intérieur et à l'extérieur, ce qui accélère les temps de charge et améliore les performances à des températures plus basses. Stora Enso affirme que cela aidera les développeurs de batteries à créer des batteries lithium-ion ou sodium-ion qui peuvent être complètement chargées en seulement huit minutes.

La charge rapide en quelques minutes est le Saint Graal du développement des batteries et l'une des promesses du développement des batteries à l'état solide. Dans ces batteries, l'électrolyte liquide est remplacé par un matériau solide - d'où le nom - pour conduire les ions de la cathode à l'anode et vice versa.

Électrolyte à base de lignine ?

Entre-temps, une équipe de recherche italienne a déjà publié un article en 2022 sur ses efforts pour fabriquer un électrolyte à base de lignine. Une équipe milanaise a mis au point un électrolyte polymère gélifié qui a facilité le mouvement des ions dans une batterie expérimentale au potassium. Cette batterie est comparable à une batterie lithium-ion, mais elle utilise des ions potassium au lieu d'ions lithium pour le transfert de charge.

Toutefois, la viabilité commerciale de toutes ces idées doit encore être prouvée, et plusieurs obstacles techniques doivent encore être surmontés, comme la stabilité des batteries à base de lignine à des charges élevées. À suivre, sans aucun doute.

Commentaires

Prêt à participer à la conversation ?

Vous devez être un abonné actif pour laisser un commentaire.

S'abonner aujourd'hui

Vous pourriez aussi aimer