Profitant des balles de riz, l'équipe de recherche du professeur associé. Le Dr Le My Loan Phung conçoit des matériaux pour fabriquer des batteries Li-ion à faible coût.
La recherche a été dirigée par le professeur associé, le Dr Le My Loan Phung, de l'Université des sciences, Université nationale du Vietnam, Ho Chi Minh-Ville (APCLab) et ses collègues depuis 2020.
Elle a déclaré que les balles de riz contiennent une teneur moyenne en silice (SiO2) d’environ 10,6 %. Il s’agit d’un composant important qui peut être utilisé pour fabriquer des batteries rechargeables Li-ion. Le groupe a proposé et a été parrainé par le Vingroup Innovation Fund (VinIF) pour rechercher le processus de synthèse de matériaux d'électrodes à partir de balles de riz pour produire expérimentalement des batteries rechargeables Li-ion 4 V sous forme de piles boutons et de piles à poche. Les piles bouton sont utilisées dans les montres, les moniteurs de fréquence cardiaque, les ordinateurs personnels et les batteries de poche pour téléphones et petits appareils électriques.
Le Dr Phung travaille dans une chambre à vide, dans le processus d’assemblage de piles boutons. Photo : NVCC
L'équipe de recherche a pris des balles de riz du district de Tan Tru (Long An), les a lavées, séchées, puis chauffées pendant une heure dans une atmosphère inerte, les a broyées en fines cendres de balles de riz et les a mélangées avec de l'hydroxyde de potassium solide (KOH). Ce mélange est ensuite chauffé sous atmosphère inerte, broyé et lavé. Après l'étape de séchage, le produit final est une poudre sèche de couleur gris foncé, également connue sous le nom de matériau composite carbone-silice (C/SiO2).
Le groupe a construit un procédé de synthèse à partir de 1 kg de balle de riz qui peut produire 350 g de matériau C/SiO2, avec un prix de vente d'environ 50 USD/1000 gr. Après 2 ans de production expérimentale, l'équipe de recherche a pu maîtriser la technologie d'assemblage de piles boutons complètes et de piles de poche utilisant le matériau C/SiO2 issu de balles de riz.
Organigramme du processus de fabrication de matériaux en silice. Photo : Équipe de recherche
Le professeur associé Phung a déclaré que le matériau en silice est poreux, ce qui permet aux ions lithium de se déplacer et de s'entrelacer dans la structure pour se convertir en électricité. APCLab exploite cette propriété du matériau pour concevoir une structure adaptée aux applications de batteries rechargeables. En fonction de la forme d'énergie de chaque type de batterie, le matériau est conçu pour calculer la quantité utilisée. Normalement, chaque pile bouton ne nécessite que quelques dizaines de mg de balle de riz, si la pile est plus grosse, elle nécessite environ 10 à 20 g.
Actuellement sur le marché, la plupart des batteries rechargeables sont fabriquées à partir de graphite extrait et raffiné du minerai de charbon. Ce matériau coûte environ 100 USD/100 gr et l’étape de recherche des matières premières peut entraîner une pollution de l’environnement.
Le Dr Phung a estimé que le matériau siliceux a le potentiel de remplacer complètement le matériau graphite en termes de coût, d'efficacité et de protection de l'environnement. Cela élargit le marché potentiel des balles de riz et apporte de gros profits aux agriculteurs.
À l’avenir, l’équipe de recherche prévoit d’optimiser le calcul des produits en fonction du coût économique. Selon les estimations actuelles, les piles bouton fabriquées à partir de balles de riz peuvent être vendues entre 7 et 8 dollars chacune et les piles de poche entre 30 dollars chacune.
Des piles bouton provenant de balles de riz sont testées. Photo : Équipe de recherche
Le professeur associé, Dr. Nguyen Dinh Quan, chef du laboratoire de biocarburants et de biomasse de l'Université de technologie de l'Université nationale du Vietnam à Ho Chi Minh-Ville, a estimé que la silice est connue pour pouvoir être utilisée comme additif pour les électrodes de batteries rechargeables Li-ion en raison de sa capacité à augmenter la capacité de la batterie plusieurs fois. Son inconvénient est que l’électrode est susceptible de se dilater en volume, mais cela peut être surmonté en utilisant des particules de silice de taille nanométrique. APCLab a adopté des recherches similaires dans le monde entier pour appliquer la silice façonnée dans les balles de riz comme additif d'électrode de batterie. La silice dans les balles de riz est dispersée à faible densité, lorsque les balles de riz sont pyrolysées, elle formera un mélange de carbone carbonisé qui mélange la structure avec de la silice de taille nanométrique.
« Cette méthode est simple mais très efficace et peut aider un pays producteur de riz comme le Vietnam à créer une forte valeur ajoutée si le projet de recherche est couronné de succès », a déclaré le Dr Quan.
Selon les statistiques, le Vietnam est le deuxième plus grand pays producteur de riz au monde avec une production moyenne estimée à environ 44 millions de tonnes/an, le ratio de balle de riz est d'environ 20 à 22 %, soit près de 9 millions de tonnes.
Professeur associé, le Dr Le My Loan Phung a passé 6 ans à étudier et à rechercher dans le domaine des batteries rechargeables en France et 9 ans à travailler sur des sujets liés aux batteries électrochimiques. Elle a été invitée à participer à des recherches à l'Institut de chimie et d'ingénierie des matériaux - Université de Kyushu, Japon sur le projet d'électrolytes pour batteries et le projet de développement de matériaux avancés pour batteries (Consortium Battery Material Research) au Pacific Northwest National Laboratory (USA). La femme médecin a participé et dirigé 9 sujets de recherche, publié 80 articles internationaux et 60 articles nationaux et reçu de nombreux prix et bourses précieux d'organisations prestigieuses.
vnexpress.net
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