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Scaling-up of ICP technology for continuous production of Metallic nanopowders for Battery Applications

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Production à haut rendement de nanopoudres métalliques

Des scientifiques financés par l''UE mettent au point une technologie de traitement continu visant à produire des rendements élevés de nanoparticules de silicium uniformes. La technologie devrait accélérer la disponibilité commerciale de nouveaux produits intéressants actuellement testés en laboratoire.

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Le développement de matériaux nanostructurés aux propriétés uniques a ouvert la porte à des possibilités d''application quasiment illimitées, mais le manque de technique de traitement industriel freine leur mise sur le marché. Des scientifiques ont lancé le projet SIMBA financé par l''UE pour relever ce défi. Leur objectif est de configurer la mise en production de plasma à couplage inductif (PCI) à l''échelle industrielle. L''adaptation des méthodes de traitement conventionnelles par lot du plasma à couplage inductif pour opérer en mode continu permettra d''augmenter la productivité et le rendement. Des systèmes de surveillance en ligne assureront une production rentable de nanoparticules bien contrôlées et de grande qualité. Le système servira à fournir de grandes quantités de silicium (Si) et de nanoparticules de silicium de première qualité pour la production de nouveaux matériaux d''anode dans les batteries lithium-ion (Li-ion). Deux partenaires exploitent des installations plasma, l''un en laboratoire et l''autre à l''échelle industrielle. SIMBA s''emploie à accroître considérablement le rendement en optimisant les conditions de traitement et la conception du réacteur. L''association de mesures empiriques et de la modélisation a mené à la définition d''un protocole de traitement, tandis que la production de nanoparticules a permis d''évaluer les effets des paramètres de traitement sur la taille des particules. Les modèles contribuent également à la conception de nouvelles géométries de réacteur pour une efficacité d''évaporation optimale et une adhésion minimale des nanopoudres sur les parois de la chambre. Une part importante des efforts entrepris dans le cadre de SIMBA est centrée sur la santé, la sécurité et l''environnement (SSE). Les émissions de silicium de taille nano- et microscopique sur le lieu de travail étaient faibles et généralement liées à des accidents. SIMBA a renforcé la sécurité du système grâce à la mise au point de soupapes de sûreté à haute pression innovantes pour la masse gazeuse chargée de poussières dans les conteneurs de poudre fermés. Le contrôle et la surveillance en ligne sont essentiels. Les scientifiques développent maintenant un nouveau capteur optique destiné à surveiller le taux initial d''alimentation en poudre et testent un système optique pour mesurer la taille des particules directement pendant la génération de celles-ci. Ce dernier devrait aussi s''appliquer à la génération de nanoparticules sous forme gazeuse et par dispersion humide, améliorant ainsi la commercialisation. Les scientifiques optimisent actuellement le processus de dimensionnement en vue d''augmenter le rendement de poudre de silicium tout en minimisant les pertes sur paroi. L''étape suivante devrait mener à des progrès révolutionnaires dans l''injection de poudre à l''échelle industrielle grâce à une nouvelle fonctionnalisation avec surveillance en ligne visant à assurer la production de grandes quantités de silicium et de particules de silicium de première qualité.

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