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Les constructeurs de véhicules électriques se sont appuyés sur des batteries de véhicules électriques à plus longue autonomie pour avoir un avantage sur la concurrence, mais l’autonomie ne peut vous mener que jusqu’à présent. La fabrication durable gagne également du terrain, alors que les constructeurs automobiles cherchent à réduire la longue traînée d’énergie, d’eau et de déchets qui traîne derrière leurs véhicules à zéro émission.
Fabrication durable et batteries EV du futur
Il y a beaucoup de place pour l’amélioration dans la fabrication des batteries EV, de manière durable. La firme américaine 6K en fournit une bonne illustration. La startup du Massachusetts vient de remporter un financement de 50 millions de dollars de l’administration Biden pour fabriquer des batteries de véhicules électriques plus durables au niveau national, en déployant un processus de haute technologie exclusif qu’elle appelle UniMelt®.
Les dollars fédéraux iront à la construction d’une usine de fabrication de 107 millions de dollars qui sera située quelque part dans le sud-est des États-Unis. L’objectif est de démontrer que l’industrie américaine du stockage d’énergie peut laisser derrière elle ses concurrents étrangers et produire des batteries de VE qui coûtent moins cher, fonctionnent aussi bien sinon mieux et laissent derrière elles une empreinte de fabrication plus petite pour l’énergie, l’eau et les déchets. .
Le modèle de fabrication adopté par 6K n’implique pas la nécessité d’inventer une toute nouvelle architecture de batterie. Par exemple, sa nouvelle installation peut fonctionner avec des batteries EV lithium-ion NMC 811, faisant référence à la formule de cathode nickel-manganèse-cobalt désormais familière.
NMC a suscité beaucoup de discussions autour des cercles de batteries EV il y a quelques années, lorsque des fabricants comme SK Innovation et LG Chem ont commencé à peaufiner la formule standard pour inclure plus de nickel. Comme l’explique Research Interfaces, la NMC 811 était « censée être la cathode de nouvelle génération – « meilleure et moins chère », poussant les véhicules électriques au-delà d’une autonomie de 500 km (~ 300 mi) et bientôt à parité de prix avec le moteur à combustion interne. ”
Selon 6K, son nouveau procédé UniMelt peut produire la dernière génération de batteries NMC 811 tout en générant 70 % moins de gaz à effet de serre que la fabrication de batteries conventionnelles. 6K déclare également que ses procédés n’utilisent que 10 % de l’eau et 30 % de l’énergie utilisée dans les méthodes conventionnelles.
L’importante chaîne d’approvisionnement nationale
Des inquiétudes ont tourbillonné autour de la disponibilité du lithium pour les batteries des véhicules électriques. L’industrie nationale du lithium aux États-Unis n’a pas encore pris de vitesse (plus à ce sujet dans une seconde), mais des fabricants comme 6K n’attendent pas que l’herbe pousse sous leurs pieds. Ils comptent sur le lithium extrait des batteries de véhicules électriques usagées et d’autres dispositifs de stockage d’énergie en fin de vie.
« 6K démontrera la capacité de tirer parti des sources de matières premières au niveau national, libérant les États-Unis de leur dépendance actuelle vis-à-vis des pays en conflit. Cela sera accompli d’abord par le recyclage des matériaux recyclés provenant de batteries en fin de vie, suivi de la digestion des propres métaux de 6K », déclare 6K.
L’entreprise souligne également que l’approvisionnement responsable fait partie intégrante de la fabrication durable. En plus d’éviter les matériaux provenant de zones de conflit, cela signifie adhérer aux objectifs d’équité et de justice environnementale de l’administration Biden.
« Au fil du temps, le projet créera jusqu’à 150 emplois bien rémunérés et grâce à des initiatives d’éducation, de recrutement, de formation et de rétention, il est prévu qu’au moins 40 % des employés proviendront de communautés défavorisées et que la main-d’œuvre reflétera la diversité de la communauté », déclare 6K.
Comment ça marche?
Vous pourrez peut-être bricoler votre propre UniMelt-er à la maison si vous avez un four à micro-ondes et quelques autres outils à votre disposition pour repousser les limites de la chimie du plasma, mais gardez à l’esprit que vous devrez atteindre une température de 6 000 degrés Fahrenheit. UniMelt est un procédé plasma micro-ondes à haute efficacité et à haut débit à l’échelle de la production.
« Une combinaison de chaleur élevée, d’ions hautement réactifs et de chimies conçues crée l’environnement parfait pour réduire les processus à des périodes de temps auparavant inaccessibles », explique 6K.
« Pour la fabrication additive, le procédé UniMelt sphéroïdise avec précision les poudres métalliques tout en contrôlant la chimie et la porosité du produit final », note 6K. « Pour le matériau de la batterie, le même processus durable est utilisé pour synthétiser les éléments chimiques et contrôler la taille des particules et la microstructure afin de produire un matériau de batterie avancé à une fraction du temps et du coût des processus conventionnels. »
Version abrégée : les processus de production conventionnels impliquent plusieurs étapes et différents lots qui consomment du temps et de l’énergie. Les méthodes de type discontinu sont également vulnérables à la contamination et à la perte à divers stades.
6K déclare que son processus plasma micro-ondes est une opération à flux continu unique qui prend environ 2 secondes, soit 1/100 000e du temps des technologies de production conventionnelles par lots d’aujourd’hui.
Plus de batteries EV pour le sud-est des États-Unis
Jusqu’à présent, 6K n’a pas précisé l’emplacement exact de sa nouvelle usine, mais l’idée de situer une usine de fabrication durable de batteries pour véhicules électriques dans le sud-est des États-Unis peut sembler un peu contre-intuitive à première vue, principalement parce que la région dans son ensemble a été à la traîne des autres États en matière de capacité d’énergie renouvelable.
UniMelt ou non, 6K aura des explications à faire si sa nouvelle usine de fabrication de batteries EV plus durables fonctionne au gaz naturel ou au charbon.
Une partie du problème pour les développeurs d’énergie renouvelable dans le sud-est est un défi technologique, car les vitesses du vent dans la région sont moins qu’optimales pour récolter l’énergie éolienne intérieure avec des turbines conventionnelles. Le département américain de l’Énergie a tenté de distinguer cela en soutenant des tours d’éoliennes plus hautes et des pales d’éoliennes plus longues.
L’industrie éolienne offshore rencontre un obstacle de vitesse du vent similaire dans le golfe du Mexique, bien que l’émergence de l’hydrogène vert et de l’ammoniac vert ait contribué à améliorer les conditions économiques d’exploitation des ressources éoliennes offshore là-bas.
La côte atlantique est une toute autre histoire. Les fortunes politiques ont été le principal obstacle parmi les États de la côte atlantique depuis 2010, lorsque la Caroline du Sud, la Géorgie et la Floride ont toutes refusé de se joindre à un nouvel effort multi-États visant à coordonner et à accélérer le développement éolien offshore le long de l’Atlantique.
L’énergie solaire à la rescousse
Le bilan du sud-est en matière d’énergie solaire est mitigé, mais semble plus brillant. La Géorgie et la Floride figurent actuellement parmi les 10 premiers États en termes de capacité solaire installée, tout comme les États voisins de Virginie et de Caroline du Nord. La Caroline du Sud rattrape également son retard et possède actuellement la place n ° 14.
D’autres États du sud-est sont beaucoup plus bas dans l’ordre hiérarchique solaire, notamment l’Alabama (#31), le Tennessee (#28), la Louisiane (#38) et le Mississippi (#37), le Kentucky fermant la marche à la 46e place.
Le Kentucky pourrait ne pas rester longtemps un retardataire régional. L’année dernière, GM a conçu un nouveau contrat d’énergie solaire pour son usine de Corvette dans l’État de Bluegrass. La Tennessee Valley Authority apporte une aide, dans le cadre de son pivot vers les énergies renouvelables. Un mouvement est également en cours pour convertir les mines de charbon épuisées de la région en panneaux solaires et en stockage d’énergie.
Ford est un autre constructeur automobile à la recherche de plus d’énergie solaire pour les batteries de véhicules électriques et d’autres installations de fabrication dans le sud-est. Quelle que soit la destination du 6K, les perspectives d’une usine de fabrication à énergie solaire sont bien meilleures maintenant qu’il y a quelques années à peine.
Suis moi sur Twitter @TinaMCasey.
Image : Méthode à base de plasma pour la fabrication de batteries de véhicules électriques et d’autres applications industrielles avec l’aimable autorisation de 6K.
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