Matériaux de cathode issus du recyclage pour les cellules lithium-soufre au mécanisme quasi-solide

Recycled Cathode Materials for Quasi-Solid-State Lithium-Sulfur Cells

• Auteur / Autrice : Marius Jenny
• Direction : Sylvie Genies
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 03/10/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA Grenoble / LITEN
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DEHT

Mots clés

Mots clés libres

Lithium-Soufre

Cathode

Quasi-solide

Recyclage

Lithium-sulfur

Cathode

Quasi-solid-state

Recycling

Résumé

Notre projet vise à diminuer radicalement le coût environnemental de la production de batteries en remplaçant les matériaux critiques contenus dans les cellules Li-ion actuelles, par des matériaux inoffensifs pour l'environnement, tout en maintenant un niveau de performance élevé. Pour atteindre cet objectif, le soufre est un candidat très prometteur. Il est très abondant sur la planète, et facilement récupéré comme déchet du raffinage du pétrole. Les cathodes des batteries contiennent également un liant et un matériau carboné pour assurer l'intégrité mécanique et la conductivité électronique de l'électrode. Pour réduire davantage l'impact environnemental de notre cathode de batterie, nous prévoyons d'utiliser comme matière première des déchets de caoutchouc provenant de pneus usagés. Le caoutchouc de pneu contient déjà les principaux composants d'une cathode de soufre : du soufre, du carbone et un liant polymère, mais dans des proportions qui ne sont pas adaptées à une batterie. L'un des objectifs de ce travail sera d'augmenter la teneur en soufre dans la composition du caoutchouc usagé pour en faire une cathode viable pour les piles au lithium-soufre.

Our project aims at diminishing drastically the environmental cost of the production of batteries by replacing critical materials contained in current Li-ion cells by environmentally benign materials, while maintaining a high performance standard. To serve this purpose, sulfur is a very promising candidate. It is very abundant on the planet, and easily recovered as a waste product of petroleum refinement. Battery cathodes also contain a binder and a carbonaceous material to ensure the mechanical integrity and the electronic conductivity of the electrode. To further reduce the environmental impact of our battery cathode, we are planning to use waste rubber from used tires as a starting material. Tire rubber already contains the main components of a sulfur cathode: Sulfur, carbon and a polymeric binder, but in proportions that are not suitable for a battery. One objective of this work will be to increase the sulfur content in the composition of the waste rubber to make it a viable cathode for lithium-sulfur cells.