{"id":4041,"date":"2025-03-26T16:11:23","date_gmt":"2025-03-26T08:11:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/?p=4041"},"modified":"2025-03-26T16:12:21","modified_gmt":"2025-03-26T08:12:21","slug":"do-you-know-the-core-parameters-of-graphite-as-an-anode-materials","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.powdergrindingmill.com\/fr\/do-you-know-the-core-parameters-of-graphite-as-an-anode-materials\/","title":{"rendered":"Connaissez-vous les param\u00e8tres cl\u00e9s du graphite en tant que mat\u00e9riau d'anode ?"},"content":{"rendered":"

Actuellement, de nombreux mat\u00e9riaux peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour les anodes de batteries lithium-ion<\/a>. Cependant, seuls les mat\u00e9riaux de graphite ont atteint la production de masse et la commercialisation.
Les mat\u00e9riaux d'anode en graphite comprennent le graphite naturel et artificiel. Les indicateurs techniques cl\u00e9s incluent la taille des particules, la surface sp\u00e9cifique et la densit\u00e9.
D'autres facteurs incluent la capacit\u00e9, l'efficacit\u00e9, le cyclage, la performance en taux et l'expansion. Ces indicateurs sont interconnect\u00e9s, formant un syst\u00e8me \u00e9troitement li\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

\"graphite\"<\/figure>\n\n\n\n

Distribution de la taille des particules<\/h2>\n\n\n\n

Actuellement, de nombreux mat\u00e9riaux peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour les anodes de batteries lithium-ion. Cependant, seuls les mat\u00e9riaux de graphite<\/a> ont atteint la production de masse et la commercialisation. Les mat\u00e9riaux d'anode en graphite comprennent le graphite naturel et artificiel. Les indicateurs techniques cl\u00e9s incluent la taille des particules, la surface sp\u00e9cifique et la densit\u00e9. D'autres facteurs incluent la capacit\u00e9, l'efficacit\u00e9, le cyclage, la performance en taux et l'expansion. Ces indicateurs sont interconnect\u00e9s, formant un syst\u00e8me \u00e9troitement li\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

La taille des particules des mat\u00e9riaux d'anode en graphite influence leur performance \u00e9lectrochimique. La taille des particules impacte directement la densit\u00e9 \u00e0 la pes\u00e9e et la surface sp\u00e9cifique. La densit\u00e9 \u00e0 la pes\u00e9e influence la densit\u00e9 d'\u00e9nergie volum\u00e9trique du mat\u00e9riau.<\/p>\n\n\n\n

Avec un remplissage de volume identique, une taille de particules plus grande et une distribution plus large r\u00e9duisent la viscosit\u00e9 de la boue. Une viscosit\u00e9 plus faible am\u00e9liore la teneur en solide et facilite le rev\u00eatement. Une distribution plus large des tailles de particules permet aux petites particules de remplir les espaces entre les grandes. Cela augmente la densit\u00e9 de compaction de l'\u00e9lectrode et am\u00e9liore la densit\u00e9 d'\u00e9nergie volum\u00e9trique. La largeur de la distribution des tailles de particules est jug\u00e9e par (D90-D10)\/D50. Une valeur plus \u00e9lev\u00e9e indique une distribution plus large ; une valeur plus faible indique une distribution plus \u00e9troite. Les particules plus petites am\u00e9liorent la performance en taux et la dur\u00e9e de vie en cycle, mais r\u00e9duisent l'efficacit\u00e9 initiale et la densit\u00e9 de compaction, et vice versa.<\/p>\n\n\n\n

La taille des particules des mat\u00e9riaux d'anode est principalement d\u00e9termin\u00e9e par la m\u00e9thode de pr\u00e9paration. La norme GB\/T 24533-2019 d\u00e9finit les grades de mat\u00e9riaux d'anode en graphite. Le tableau ci-dessous montre la plage de distribution de la taille des particules pour diff\u00e9rents mat\u00e9riaux d'anode en graphite.<\/p>\n\n\n\n

\"Exigences<\/figure>\n\n\n\n

Surface sp\u00e9cifique<\/h2>\n\n\n\n

La surface sp\u00e9cifique est la surface totale par unit\u00e9 de masse du mat\u00e9riau. Les particules plus petites avec une surface plus \u00e9lev\u00e9e offrent plus de voies pour les ions lithium, am\u00e9liorant la performance en taux. Cependant, des surfaces de contact plus grandes avec l'\u00e9lectrolyte augmentent la formation de SEI, r\u00e9duisant l'efficacit\u00e9 du premier cycle. Les particules plus grosses ont une densit\u00e9 de compaction plus \u00e9lev\u00e9e. Pour les mat\u00e9riaux d'anode en graphite, une surface sp\u00e9cifique inf\u00e9rieure \u00e0 3 m\u00b2\/g est id\u00e9ale.<\/p>\n\n\n\n

Densit\u00e9 \u00e0 la pes\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

La densit\u00e9 \u00e0 la pes\u00e9e est la masse par unit\u00e9 de volume de la poudre apr\u00e8s compactage par vibration. C'est un indicateur cl\u00e9 des mat\u00e9riaux actifs. \u00c9tant donn\u00e9 que le volume de la batterie lithium-ion est limit\u00e9, une densit\u00e9 \u00e0 la pes\u00e9e plus \u00e9lev\u00e9e signifie plus de mat\u00e9riau actif par unit\u00e9 de volume. Cela conduit \u00e0 une capacit\u00e9 volum\u00e9trique plus \u00e9lev\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Densit\u00e9 compact\u00e9e<\/h2>\n\n\n\n

La densit\u00e9 compact\u00e9e fait r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 la densit\u00e9 de l'\u00e9lectrode apr\u00e8s pressage par rouleau, compos\u00e9e de mat\u00e9riaux actifs et de liants.
Densit\u00e9 compacte = densit\u00e9 surfacique \/ (\u00e9paisseur de l'\u00e9lectrode apr\u00e8s roulage \u2013 \u00e9paisseur du foil de cuivre).
La densit\u00e9 compacte est \u00e9troitement li\u00e9e \u00e0 la capacit\u00e9 sp\u00e9cifique, \u00e0 l'efficacit\u00e9, \u00e0 la r\u00e9sistance interne et \u00e0 la performance en cycle de la batterie. Plus la densit\u00e9 compacte est \u00e9lev\u00e9e, plus il y a de mat\u00e9riau actif par unit\u00e9 de volume, ce qui entra\u00eene une capacit\u00e9 plus \u00e9lev\u00e9e. Cependant, l'augmentation de la densit\u00e9 compacte r\u00e9duit la porosit\u00e9, ce qui entra\u00eene une absorption moindre de l'\u00e9lectrolyte, une mouillabilit\u00e9 inf\u00e9rieure et une r\u00e9sistance interne accrue. Cela rend l'insertion et l'extraction de lithium plus difficiles, ce qui peut entraver l'am\u00e9lioration de la capacit\u00e9.
Facteurs influen\u00e7ant la densit\u00e9 compacte : taille des particules, distribution et morphologie.<\/p>\n\n\n\n

Densit\u00e9 r\u00e9elle<\/h2>\n\n\n\n

La densit\u00e9 r\u00e9elle fait r\u00e9f\u00e9rence au poids du mat\u00e9riau solide par unit\u00e9 de volume dans un \u00e9tat absolument dense (excluant les vides internes). \u00c9tant donn\u00e9 que la densit\u00e9 r\u00e9elle est mesur\u00e9e dans un \u00e9tat compact\u00e9, elle sera sup\u00e9rieure \u00e0 la densit\u00e9 apparente.
En g\u00e9n\u00e9ral, la densit\u00e9 r\u00e9elle > densit\u00e9 de compactage > densit\u00e9 apparente. Le diagramme suivant pr\u00e9sente les exigences de densit\u00e9 pour les mat\u00e9riaux d'anode en graphite dans les normes.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Capacit\u00e9 sp\u00e9cifique de la premi\u00e8re charge et d\u00e9charge<\/h2>\n\n\n\n

Lors de la premi\u00e8re charge d'une batterie lithium-ion, la surface du mat\u00e9riau d'anode en graphite diminue progressivement en potentiel \u00e0 mesure que les ions lithium s'int\u00e8grent. Lorsque la tension descend \u00e0 environ 0,8 V, les mol\u00e9cules de solvant dans l'\u00e9lectrolyte sont r\u00e9duites sur la surface de l'anode. Cela produit une grande quantit\u00e9 de produits organiques ou inorganiques, qui se d\u00e9posent sur la surface de l'anode, formant un film de passivation dense, le film SEI.
La r\u00e9action s'arr\u00eate uniquement lorsque la surface de l'anode est enti\u00e8rement recouverte par le film SEI, emp\u00eachant les mol\u00e9cules de solvant de s'int\u00e9grer. La formation du film SEI consomme certains ions lithium, qui ne peuvent pas \u00eatre lib\u00e9r\u00e9s lors de la d\u00e9charge. Cela r\u00e9duit la capacit\u00e9 de d\u00e9charge initiale. Lors du deuxi\u00e8me cycle de charge-d\u00e9charge, le plateau de tension \u00e0 0,8 V dispara\u00eet. Le test de cycle en demi-cellule du mat\u00e9riau d'anode en graphite est illustr\u00e9 ci-dessous.<\/p>\n\n\n\n

Efficacit\u00e9 coulombique initiale<\/h2>\n\n\n\n

Un indicateur important de la performance d'un mat\u00e9riau d'anode est son efficacit\u00e9 de charge-d\u00e9charge initiale, \u00e9galement appel\u00e9e premi\u00e8re efficacit\u00e9 Coulombique. Pendant la charge et la d\u00e9charge, certains ions lithium extraits de la cathode et int\u00e9gr\u00e9s dans l'anode ne peuvent pas revenir \u00e0 la cathode pour participer au cycle de charge-d\u00e9charge, ce qui entra\u00eene une premi\u00e8re efficacit\u00e9 Coulombique inf\u00e9rieure \u00e0 100%. <\/p>\n\n\n\n

Les raisons pour lesquelles ces ions lithium ne retournent pas \u00e0 la cathode sont : <\/p>\n\n\n\n