Reconfiguration des batteries au lithium à semi-conducteurs pour un recyclage facile

Les batteries rechargeables au lithium à semi-conducteurs ont le potentiel d’alimenter des téléphones portables et des ordinateurs portables pendant des jours avec une seule charge. Cependant, ces batteries ne sont pas respectueuses de l’environnement puisque presque tout est gaspillé lors du processus de recyclage actuel. Aujourd'hui, une étude publiée dans ACS Energy Letters révèle une conception reconfigurée de batteries au lithium à l'état solide qui permet de recycler facilement tous les composants.

Solid-state lithium batteries have the potential to power cell phones and laptops for days on a single charge, but almost everything goes to waste during the current recycling process. Now, a study published in ACS Energy Letters reveals a reconfigured design of solid-state lithium batteries that allows all components to be easily recycled.

Les batteries au lithium solide ont le potentiel d’alimenter des téléphones portables et des ordinateurs portables pendant des jours avec une seule charge, mais presque tout est gaspillé lors du processus de recyclage actuel. Aujourd'hui, une étude publiée dans ACS Energy Letters révèle une conception reconfigurée des batteries au lithium à l'état solide qui permet de recycler facilement tous les composants.

To separate the core battery components from other metal components in a coin cell battery, the researchers inserted two polymer layers at the interfaces between the electrode and the electrolyte prior to the start of the recycling process. After successful separation of the components, the team made a composite reconstructed battery with the recovered metals and electrode using cold sintering – the process of combining powder-based materials into dense forms at low temperatures through applied pressure using solvents. This process meant that they could not only recover and reuse the whole battery, but also recycle it again after its use – increasing the sustainability of rechargeable batteries.

Pour séparer les composants centraux de la batterie des autres composants métalliques d’une pile bouton, les chercheurs ont inséré deux couches de polymère aux interfaces entre l’électrode et l’électrolyte avant le début du processus de recyclage. Après une séparation réussie des composants, l’équipe a fabriqué une batterie composite reconstruite avec les métaux et l’électrode récupérés par frittage à froid – le processus de combinaison de matériaux à base de poudre en formes denses à basse température grâce à une pression appliquée à l’aide de solvants. Ce processus leur a permis non seulement de récupérer et de réutiliser la batterie entière, mais également de la recycler à nouveau après son utilisation, augmentant ainsi la durabilité des batteries rechargeables.

Importantly, the researchers found that the reconstructed battery achieved between 92.5% and 93.8% of its original capacity. “While the commercialization of all-solid-state lithium batteries is still in its early stages, our work provides important insights and ideas for designing recyclable versions of these batteries,” explained first author Yi-Chen Lan of Penn State. “While we’re not quite there yet, the long-term goal is to apply this innovation to larger batteries that could be used in devices like cell phones and laptops, once all solid-state technology becomes more prevalent.”

Il est important de noter que les chercheurs ont constaté que la batterie reconstruite atteignait entre 92,5 % et 93,8 % de sa capacité d’origine. "Bien que la commercialisation de batteries au lithium entièrement solides en soit encore à ses débuts, nos travaux fournissent des informations et des idées importantes pour concevoir des versions recyclables de ces batteries", a expliqué le premier auteur Yi-Chen Lan de Penn State. "Même si nous n'en sommes pas encore là, l'objectif à long terme est d'appliquer cette innovation à des batteries plus grandes qui pourraient être utilisées dans des appareils comme les téléphones portables et les ordinateurs portables, une fois que la technologie à semi-conducteurs deviendra plus répandue."