En ce qui concerne les technologies de batterie de nouvelle génération, lithium domine la discussion. Pourtant, un élément tout aussi important et parfois négligé dans la création de ces technologies essentielles est le graphite. Crucial pour la sécurité et les performances, le graphite peut constituer jusqu’à la moitié de la batterie lithium-ion (Li-ion).

Selon l’Agence internationale de l’énergie, demande de graphite doublera d’ici 2040 dans le scénario des politiques déclarées, 49% de la demande devrait provenir des technologies énergétiques.

Pourtant, la chaîne d’approvisionnement mondiale reste dépend des méthodes de production longues et élevées, dont la majeure partie est effectuée en Chine. Réunir l’écart de la demande d’approvisionnement est une nécessité reconnue dans la mise à l’échelle des batteries, mais cela nécessitera des méthodes de production plus propres, plus rapides et plus évolutives.

Entrez RapidGraphite, une start-up basée à Perth co-fondée par le scientifique des matériaux de l’Université Curtin, le Dr Jason Fogg. La société a développé une nouvelle méthode qui transforme le carbone des déchets des matières premières de biomasse en graphite synthétique de haute pureté, de manière plus rapide et plus durable que jamais.

L’année dernière, la société a reçu une subvention pour augmenter sa technologie dans le cadre de l’initiative Venture Studio de 18,6 millions de dollars de l’Université Curtin (12,2 millions de dollars, avec le processus de commercialisation bien en cours.

Nous avons parlé à Fogg de l’innovation de l’entreprise et de ce que cela pourrait signifier pour la chaîne d’approvisionnement en graphite de l’Australie.

Scarlett Evans (SE): Pourquoi le graphite est-il important?

Jason Fogg (JF): Le graphite a été utilisé à travers l’histoire, mais aujourd’hui, la demande est entraînée presque entièrement par les batteries Li-ion. Environ un quart du poids de chaque batterie Li-ion est du graphite, et cela le regarde en fait de manière conservatrice – vous pouvez obtenir des batteries avec jusqu’à 50% de leur poids en graphite. Lorsque vous regardez une batterie de véhicule électrique typique, vous regardez environ 70 kg de graphite.

Le graphite est le composant principal qui rend suffisamment sûr pour que nous utilisons des batteries Li-ion dans notre vie quotidienne. Sans cela, les batteries sont en fait assez explosives.

Comme pour la plupart des minéraux critiques, ou les minéraux dont nous avons besoin de batteries en particulier, la demande dépasse de loin nos capacités d’offre.

SE: Quels sont les défis actuels avec la production de graphite?

JF: Il existe deux façons principales d’obtenir du graphite. Vous pouvez utiliser des processus d’exploitation conventionnels pour le creuser du sol et obtenir du graphite naturel, mais cela doit ensuite être purifié pour le faire dans les batteries, qui ont besoin d’un matériau à plus de 99,95% de pureté. Les mines de graphite sont généralement à quelques dizaines de pour cent de pureté, vous perdez donc une quantité massive de ce que vous creusez avant d’obtenir quelque chose de approprié pour une batterie.

La principale voie du graphite est purifiée utilise un acide extrêmement dangereux appelé acide hydrofluorique. Bien qu’il s’agisse d’une approche de purification rentable, elle est extrêmement dangereuse pour les travailleurs et provoque des dommages environnementaux catastrophiques.

Alternativement, un graphite synthétique peut être fabriqué en chauffant des matériaux de carbone spécifiques à 3 000 ° C, soit environ la moitié de la température de surface du soleil. Il s’agit d’un processus incroyablement à forte intensité d’énergie qui émet 15 à 25 kg de CO₂ pour chaque kilogramme de batterie produit par le graphite. Il nécessite une puissance de base importante, ce qui rend également très difficile d’intégrer les énergies renouvelables, qui sont intrinsèquement intermittents.

La façon dont le monde obtient actuellement du graphite est vraiment un vilain ventre de ce qui est un minéral de batterie incroyablement important.

C’est donc le contexte. Nous avons simplement besoin de plus en plus de batteries, ils sont la clé pour débloquer des énergies renouvelables, mais nous avons besoin de façons plus propres de le faire – et c’est là que RapidGraphite entre en jeu.

SE: Comment RapidGraphite espère-t-il relever ce défi?

JF: Nous avons développé une approche de catalyseur qui nous permet de créer un graphite synthétique durable en utilisant moins d’énergie que les techniques conventionnelles et dans un processus beaucoup plus rapide. Nous utilisons une matière première bio, comme les copeaux de bois ou la litière de feuilles, qui est une matière première durable et abondante que nous achetons en tant que déchet de la chaîne d’approvisionnement en bois existante de l’Australie. Notre catalyseur convertit alors essentiellement le carbone de ce déchet directement en graphite de qualité batterie.

En règle générale, il y a beaucoup de défauts dans la plupart des matières premières qui empêchent le carbone de se transformer en graphite. Notre nouveau catalyseur nous permet de cibler les défauts clés, de les supprimer et permet donc de convertir la matière première en graphite de haute pureté.

SE: À quelle étape est le projet maintenant, et quelles sont les prochaines étapes vers la commercialisation?

JF: Nous sommes dans la phase de mise à l’échelle. Nous avons prouvé notre technologie dans le laboratoire et progressions maintenant vers des tests à l’échelle des batteries.

Nous avons négocié avec l’université pour faire tourner la technologie en tant que RapidGraphite, et avec le soutien de la technologie des ressources et des minéraux critiques Trailblazer, nous avons accès à de plus grandes installations de fournaise pour tester la technologie à une échelle pré-pilot. De là, nous levons de capitaux pour pousser vers un pilote complet et mettre sur le marché notre produit de graphite synthétique.

SE: Quels sont les principaux défis lorsque vous envisagez de mettre à l’échelle la technologie dans un produit commercialement viable?

JF: L’accès opportun aux installations de mise à l’échelle est le plus grand obstacle. Étant donné que RapidGraphite ne fait que tourner dans le cadre de l’université, il est juste de dire que nous sommes assez précoces. Nous reconnaissons donc que pour prendre notre place sur le marché, nous devons nous déplacer assez rapidement dans les étapes de mise à l’échelle.

Être si tôt peut également être un avantage unique, car nous pouvons être assez agiles pour développer et affiner notre approche de la fabrication de graphite synthétique.

SE: L’Australie a-t-elle des avantages particuliers dans le déploiement de cette technologie?

JF: Un point unique sur l’Australie est que nous recevons le plus grand nombre d’irradiance solaire toute l’année dans le monde. La plupart des Australiens verraient cela par le nombre de jours clairs ensoleillés que nous obtenons, même au sommet de notre hiver.

Compte tenu des courts délais de traitement utilisés dans la technologie de RapidGraphite, nous pourrions utiliser le potentiel d’énergie solaire de pointe de l’Australie pour alimenter notre fabrication de graphite synthétique.

Cependant, étant donné que l’alimentation est simplement un plug-in au processus RapidGraphite, nous pouvons également voir comment la technologie peut être déployée dans le monde pour développer rapidement des capacités d’alimentation en graphite à l’aide de matières premières disponibles localement.

SE: Y a-t-il un fort intérêt des investisseurs pour les technologies de graphite durables comme la vôtre?

JF: Les chaînes d’alimentation en graphite de qualité batterie ont connu une instabilité considérable en raison de tensions géopolitiques. L’offre chinoise domine plus de 90% du marché mondial et les restrictions d’exportation ont soulevé des questions de risque souverain. Nous savons que les batteries Li-ion sont au cœur de notre avenir énergétique; Cela place un approvisionnement sécurisé et durable de graphite à l’avant-garde de la conversation.

Dans ce contexte, nous avons vu beaucoup d’intérêt en investissement pour créer de nouvelles façons de produire du graphite, et il y a des incitations gouvernementales à pousser de nouvelles technologies. Cependant, la route vers le marché est toujours difficile, et au cours des prochaines années en graphite, nous aurons vraiment besoin de répondre à certaines questions difficiles sur la façon dont nous pouvons fournir une batterie graphite de manière propre.

Dans le passé, nous avons peut-être pu négliger comment les choses ont été faites, mais ce n’est plus durable – éthiquement, environnemental ou économique. Nous devons repenser la façon dont nous nous procurons et fabriquons les matériaux alimentant notre avenir.