Commercialisation du graphite vert (CGV)

Description du projet

Le graphite possède de nombreuses propriétés qui présentent un grand intérêt pour de multiples applications industrielles. Sous l’impulsion de l’industrie des batteries, on s’attend à ce que la demande en graphite connaisse un bond de 480 % entre 2019 et 2029. Présentement, la Chine produit les deux tiers du graphite extrait dans le monde, tandis que le Canada est le cinquième plus important producteur. Treize projets axés sur le graphite sont en préparation au Canada et la plupart ciblent des produits à valeur élevée comme le graphène et les matériaux précurseurs d’anode de batteries. En général, les marges de profit associées à la production de concentré de graphite (pureté d’environ 95 %) ne sont pas suffisamment élevées pour justifier le lancement d’un projet au Canada. Toutefois, ces marges s’accroissent considérablement lorsque le graphite est purifié à plus de 99,9 %, ce qui correspond aux exigences pour des applications comme la production d’anode de batteries lithium-ion, rendant ainsi l’exploitation de sites miniers viable au Canada. La purification du graphite a eu l’effet d’un goulot d’étranglement pour la chaîne de valeur du graphite au Canada. Malgré la richesse du Canada en ressources de graphite et la demande mondiale croissante, les progrès sont au point mort en raison des charges environnementales réelles ou perçues qui sont associées à la purification, et du savoir-faire technique limité. Une première évaluation techno-économique et une analyse du cycle de vie réalisées par RNCan et ses partenaires indiquent que la purification électrothermique du graphite à plus de 99,9 % dans un lit fluidisé peut s’avérer valable et n’avoir que des répercussions mineures sur l’environnement. Ce projet fournira un savoir-faire technique, par l’intermédiaire de publications et de la mobilisation des intervenants, basé sur des expériences avec un lit fluidisé, soutenu par la modélisation et la caractérisation du graphite purifié. Des évaluations économiques et environnementales fiables seront également produites pour soutenir les décisions en matière de politique, de réglementation et d’investissement. L’objectif final consiste à stimuler des investissements supplémentaires dans la purification du graphite propre au Canada, notamment dans le cadre d’un projet pilote pour un système de purification électrothermique sur lit fluidisé, afin de commercialiser le graphite vert.

Étendue des travaux

1. Conception et construction d’un système électrothermique sur lit fluidisé en banc d’essai  d’une hauteur approximative de 100 cm et d’un diamètre intérieur de 15 cm.
2. Utilisation du système pour la purification du graphite.
3. Caractérisation et mise à l’essai du graphite purifié afin de déterminer s’il convient à des applications liées aux batteries.
4. Modélisation du procédé de purification et simulation d’un système à plus grande échelle.
5. Analyse techno-économique et analyse du cycle de vie.

Figure 1 : Dispositif expérimental pour définir les propriétés de fluidisation du graphite

Figure 2 : Cuve utilisée pour chauffer le graphite jusqu’à 2 800 °C (à droite) à CanmetÉNERGIE Ottawa