Essais de batteries
Études métallurgiques et essais de batteries de La Loutre
Lomiko Metals a complété avec succès les essais de batteries à demi-cellules de son graphite La Loutre avec Polaris Battery Labs, LLC (« Polaris »). Polaris a préparé le matériau de graphite purifié sphérique enrobé de La Loutre (cSPG) à partir d’échantillons de concentré de flottation et l’a soumis à des essais de batteries à demi-cellules afin de déterminer les paramètres de performance électrochimique du matériau. La masse totale de cSPG utilisée était d’environ 160 g et provenait d’échantillons purifiés enrobés du centre d’innovation Corem au Québec, Canada. Ces échantillons ont été micronisés et sphérisés par ProGraphite en Allemagne. Les échantillons sont jugés représentatifs du gisement de La Loutre. Polaris poursuivra le programme d’essais en 2024.
Ces premiers résultats d’essais de batteries à demi-cellules (« l’étude Polaris ») confirment les excellentes caractéristiques du graphite telles qu’elles sont détaillées ci-dessous, ce qui permet à Lomiko d’avancer dans les activités de la phase 2 du projet pour produire et tester des cellules à poche monocouche ; il s’agit de cellules complètes utilisant notre matériau d’anode en graphite testé contre un matériau de cathode conforme aux normes de l’industrie. Les études Polaris sont une autre étape de notre approche visant à évaluer l’adéquation de nos matériaux d’anode en graphite dans un format de cellule complète. Tout en poursuivant son parcours en tant que partenaire et développeur de choix au Québec, la Société examinera plus en détail les applications de son graphite en Amérique du Nord et dans le cadre de la transition énergétique.
Lomiko est en train de compléter l’ensemble du cycle d’essais de la roche à la batterie dans le cadre de son étude de préfaisabilité (« EPF »). Les essais sur les batteries à demi-cellules sont maintenant complétés et ont donné des résultats exceptionnels. Lomiko poursuit la fabrication et l’essai des cellules à poche d’anode en graphite dans le cadre de la phase 2 avec Polaris.
Concurremment à ces études, Lomiko travaille également sur l’« étude du CNRC » annoncée le 27 juillet 2023, qui vise à faire progresser les essais de batterie au niveau de la préfaisabilité avec son concentré de graphite naturel en paillettes de La Loutre.
L’étude sur les cellules de bouton de Polaris
Dans le cadre de l’étude « L’étude sur les cellules de bouton de Polaris », des échantillons de cSPG ont été envoyés à Polaris dans l’Oregon, aux États-Unis, pour des tests de batteries, y compris des tests de batteries de bouton à demi-cellules et de batteries de poche. À ce stade, Lomiko ne communique que les résultats des tests sur les demi-cellules. Des photos des demi-cellules fabriquées avec le cSPG de Lomiko sont présentées dans la figure 1.
Figure 1. Batteries demi-cellules de Lomiko en graphite produites et testées par Polaris (SPG16 en haut, SPG20 en bas)
Faits marquants de cette étude:
La capacité de délithiation réversible à C/10 est de ~356 mAh/g et ~358 mA/h respectivement, ce qui est supérieur au matériau graphite de référence commercial testé à 345 mA/h en moyenne. L’indice C décrit le courant que la batterie peut fournir pendant une période donnée, l’indice C/10 correspondant à 10 heures. Les tests ont montré que notre graphite est plus stable et plus efficace que le graphite de référence commercial, comme le montrent les figures 2 et 3 ci-dessous.
Toutes les batteries demi-cellules ont été fabriquées à l’aide de 20 g de cSPG et de composants des cellules de bouton 304SS CR2032.
La figures 2 montre les performances de charge (délithiation) des échantillons cSPG20 et cSPG16 de La Loutre à différents taux de charge. Les graphiques montrent la bonne performance du SPG de La Loutre avec une capacité de charge supérieure à celle du graphite commercial sur le marché actuel en Amérique du Nord.
Figure 2: Comparaison de l’échantillon SPG20 (gauche) et SPG16 (droit) avec un graphite commercial de référence
Les deux SPG16 et SPG20 (Figure 3) surpassent la référence commerciale en termes de capacité gravimétrique réalisable, ce qui signifie qu’avec les résultats de performance électrochimique produits par Polaris, Lomiko a maintenant démontré avec succès la chaîne de valeur complète du minerai au matériau d’anode de batterie sur des échantillons du projet La Loutre.
Figure 3 : Micrographie électronique à balayage du SPG16 (gauche) et SPG20 (droit) de Lomiko
Phase 2
Dans la phase 2, la cathode et l’anode préparée ont été combinées dans un format de cellule de poche monocouche pour subir des tests électrochimiques afin de démontrer les performances techniques d’une batterie entièrement rechargeable. Il est à noter que les cellules en poche monocouche offrent un format similaire à ceux utilisés dans l’industrie tout en ne nécessitant pas de grandes quantités de matériau actif. Le graphite sphérique enrobé (cSPG) utilisé pour les essais provient d’échantillons purifiés enrobés produits par le Centre d’innovation Corem au Québec (Canada). Ces échantillons ont été micronisés et sphérisés par ProGraphite en Allemagne. Les échantillons sont considérés comme représentatifs du gisement de La Loutre.
Les cellules à poche monocouche construites avec notre anode en graphite et notre matériau cathodique standard ont démontré que notre graphite fonctionne bien dans des conditions de test de base : les échantillons cSPG16 et cSPG20 de La Loutre révèlent une forte performance du cSPG de La Loutre avec une meilleure capacité de décharge par rapport au graphite commercial en Amérique du Nord. Les deux échantillons ont été soumis à une brève analyse du cycle de vie de 25 cycles à C/2 et ont donné de bons résultats.
Étude sur les cellules de poche monocouche de Polaris
Photo des cellules de poche fabriquées avec le graphite naturel en paillettes de La Loutre:
Figure 4: Batteries Lomiko en graphite à couche unique produites et testées par Polaris
Au cours de la phase 2, Polaris a construit des cellules monocouches en utilisant les matériaux en graphite enrobé associés à une source cathodique. Le NCM111 a été choisi pour cette analyse. Les résultats préliminaires des cycles indiquent une performance cohérente avec les références standards internes, montrant un taux d’affaiblissement de la capacité relative sur 25 cycles à C/2 de moins de 0,1 % par cycle.
Les données initiales de cyclage suggèrent une performance cohérente avec les mesures de performance de référence internes pour une cathode NCM111 dans une cellule monocouche utilisant du graphite naturel disponible dans le commerce comme matériau d’anode. La figure 5 (gauche) montre un tracé d’une référence de performance interne pour une cellule monocouche NCM111 vs. graphite naturel en comparaison avec la cellule monocouche utilisant le lot de graphite SPG16. Les données C/20 et C/10 représentent une augmentation des performances de ~1,5 %, ~2,4 % à C/5 et ~3,3 % à C/2 par rapport à la référence commerciale. En outre, les cellules monocouches SPG16 présentent également un degré plus faible de perte de capacité aux commutateurs de taux C et une capacité plus stable au taux C par rapport à la référence commerciale.
Figure 5: Tracé du NCM111 par rapport à une référence de graphite naturel disponible dans le commerce, en comparaison avec le SPG16 (gauche) et le SPG20 (droit) de LOM associé à une cathode NCM111.
Comme le montre la figure 5 (droit), les données initiales de cyclage indiquent une performance constante par rapport à une référence commerciale.
En conclusion, le SPG16 et le SPG20 présentent de bonnes performances par rapport au matériau de référence en graphite commercial en ce qui concerne les capacités de charge et de décharge, l’efficacité coulombienne de la perte au premier cycle et la capacité gravimétrique.
Avec ces résultats de performance électrochimique produits par Polaris, Lomiko a maintenant démontré avec succès la chaîne de valeur complète du minerai au matériau d’anode de batterie sur des échantillons du projet La Loutre.
Prochaines étapes
Poursuivre les travaux avec CRITM Grant, Corem et le CNRC sur l’essai d’un échantillon en vrac et l’essai d’une batterie de 500 cycles.
