Evolution Energy Minerals a annoncé des résultats exceptionnels de tests de purification thermique réalisés à partir de la fraction fine du graphite provenant du projet de graphite Chilalo de la société
en Tanzanie. Les résultats confirment que le graphite purifié de Chilalo est un matériau précurseur de première qualité pour la production de graphite sphérique destiné aux applications d'anodes de batteries. Les essais ont été réalisés en collaboration avec le partenaire technologique d'Evolution basé aux États-Unis, un fabricant établi de matériaux avancés pour batteries. Les essais se déroulent en plusieurs étapes, une première étape ayant confirmé que le graphite de Chilalo contient de très faibles concentrations d'impuretés, de molybdène et de bore. D'autres résultats sont attendus dans les semaines à venir, à mesure que les tests se poursuivent. En collaboration avec son partenaire technologique américain, Evolution a décidé d'adopter un schéma inversé pour la production de matériaux d'anode de batterie, ce qui implique la mise en œuvre de l'étape de purification avant la sphéroïdisation. Cette conception du traitement permet de produire simultanément du graphite sphérique et non sphérique. Tout graphite purifié ne donnant pas les sphères utilisables requises pour les anodes de batteries lithium-ion sera vendu dans une gamme d'applications à forte marge, y compris les additifs d'amélioration de la conductivité des batteries primaires au lithium, alcalines, plomb-acide, lithium-ion et métal-air. Les schémas de flux de matériaux d'anodes de batteries conventionnels se limitent à la production de graphite sphérique pour les anodes de batteries lithium-ion uniquement, ce qui représente un rendement d'environ 40 % en produits générant des revenus élevés. Le schéma d'écoulement choisi par Evolution permet à la société de produire un portefeuille de matériaux de graphite pour batteries de grande valeur à partir de près de 100 % de la production thermiquement purifiée, ce qui procure un avantage concurrentiel substantiel à l'économie globale par rapport aux producteurs d'anodes pour batteries existants ou potentiels qui adoptent un schéma d'écoulement conventionnel. Evolution estime que la durabilité est essentielle au développement d'une stratégie d'anodes de batterie réussie. La totalité du graphite (sphérique) pour batteries du monde est produite en Chine à l'aide de produits chimiques hautement toxiques comme l'acide fluorhydrique (HF) (en tant que composant d'une solution de mélange de procédés). La société comprend que les fabricants d'anodes existants en Chine utilisent entre 400 et 600 kg d'acide HF pour chaque tonne de matière première de graphite. La purification thermique, en particulier si elle est alimentée par des sources d'énergie renouvelables, minimiserait considérablement l'empreinte environnementale de la chaîne d'approvisionnement des anodes de batterie. En combinant la technologie de purification thermique respectueuse de l'environnement avec la volonté d'Evolution de faire de Chilalo la première mine de graphite à zéro carbone net au monde, la société se positionne pour produire les matériaux d'anode de batterie les plus verts et durables au monde. L'utilisation de la purification thermique devrait permettre de réduire l'empreinte carbone de la chaîne d'approvisionnement en matériaux d'anodes de batteries de Chilalo. Le coût est également un facteur très important dans le développement d'une chaîne d'approvisionnement en matériaux d'anode de batterie compétitive. En 2021, le coût d'exploitation associé au raffinage traditionnel du graphite à l'aide de HF/HCl en Chine était d'environ 700 USD par tonne et il permet d'obtenir un produit contenant 99,9 à 99,95 % de C en poids. Ce produit est ensuite soumis à un traitement thermique en vrac à l'aide de fours Acheson à forte intensité énergétique qui consomment 9 à 12 kWh/kg de graphite en plus du coût susmentionné. La technologie de purification thermique en continu choisie par Evolution est nettement plus économe en énergie que le procédé Acheson, puisqu'elle nécessite un apport énergétique très faible, de l'ordre de 1,9 kWh/kg de graphite. À un coût énergétique de 0,05 $US/kWh, le coût de la purification thermique jusqu'à un produit de qualité supérieure à l'aide du procédé d'Evolution est d'environ 500 $US par tonne, ce qui est nettement inférieur au coût du raffinage du graphite à l'aide des schémas traditionnels asiatiques. Avant la purification, le concentré de graphite de Chilalo contenait 4,3 % de cendres, un ensemble d'impuretés minérales, généralement sous forme d'oxydes de fer, d'aluminium et de silicium. Après la purification thermique, la quantité totale d'impuretés minérales a été mesurée à 5ppm. Parmi celles-ci, le fer a été mesuré à 0,97ppm, le nickel à 0,64ppm,
l'aluminium à 0,73ppm, le chrome à 0,71ppm, le molybdène à 0,1ppm et le silicium à 0,66ppm. Tous les éléments ci-dessus sont des éléments délétères reconnus, qui sont particulièrement nocifs pour l'application dans les systèmes de batterie avancés, tels que les batteries lithium-ion et alcalines de haute performance. Les qualités super-premium de graphite pour les batteries lithium-ion doivent maintenir des niveaux de fer inférieurs à 10 ppm (notez que le graphite de Chilalo a atteint une concentration en fer inférieure de plus de deux ordres de grandeur). La même tendance a été observée pour toutes les autres impuretés minérales. Le graphite Chilalo purifié thermiquement présente donc un grand potentiel en tant que précurseur pour les applications de batteries avancées. Les paillettes contiennent parfois des empreintes (cratères miniatures), qui contenaient autrefois des impuretés minérales plus petites. En conséquence, les calculs effectués par le partenaire technologique américain d'Evolution avant la purification prévoyaient qu'une pureté de 99,95 % C (`trois neuf' ou 3N) était susceptible d'être atteinte, cependant 99,9995 % C (`cinq neuf' ou 5N) a été effectivement atteint. Le graphite en paillettes de Chilalo est plus facile à purifier que d'autres sources de graphite naturel, probablement en raison de l'absence naturelle de gangue ou d'impuretés intercalées, ce qui se traduit par des coûts de purification plus faibles.