L'industrie automobile passe du moteur à combustion au moteur électrique, dont l’un des éléments majeurs est labatterie LI-Ion. De nombreux experts de l’industrie automobile s’impliquent depuis longtemps dans la recherche d’une technologie capable de maitriser l’emploi des batteries LI-Ion de nouvelle génération.
Les nanotubes de graphène TUBALL™ (également connus sous le terme « nanotubes de carbone mono-feuillets ») sont une solution face aux défis technologiques que sont l’amélioration des paramètres fondamentaux des batteries LI-Ion, à savoir: la capacité énergétique, la vitesse de charge, la durée de vie et le coût de revient.
Il existe un problème fondamental et toujours non résolu de dilatation du silicium pendant la charge et la décharge, entrainant des fissures et une perte de contact entre les particules de silicium.
Les nanotubes de graphène TUBALL™ sont actuellement le seul matériau formant des ponts longs, flexibles, conducteurs et durables qui maintiennent la connexion entre les particules de l’anode de silicium, et ce, même en cas d'expansion volumétrique et de fissures sévères.
Cela empêche l'anode de tomber en panne et prolonge considérablement sa durée de vie — suffisamment pour répondre aux exigences les plus strictes des constructeurs de véhicules électriques.
Les principaux fabricants de batteries LI-Ion ont prouvé que les nanotubes TUBALL™ permettent d'obtenir des anodes contenant jusqu'à 20 % de SiO et donc d'offrir des capacités énergétiques record, jusqu'à 300 Wh/kg et 800 Wh/l. Ces batteries permettent une autonomie supérieure de +15 % à celle des meilleures batteries LI-Ion disponibles sur le marché.
Les résultats de l'équipe de R&D d'OCSiAl montrent que TUBALL™ permet d'augmenter la teneur en SiO de l'anode jusqu'à 90 %, entrainant ainsi une densité énergétique de 350 Wh/kg.
Grâce à leurs propriétés uniques, les nanotubes de graphène surpassent les autres solutions et améliorent considérablement les performances des batteries LI-Ion en termes de capacité énergétique, de sécurité, de capacité de décharge et d'adhésion.
Les matériaux conducteurs traditionnels tels que le noir de carbone ou les nanotubes de carbone multi-feuillets ne permettent pas d'améliorer les performances des cathodes des batteries LI-Ion.
Pour en savoir plus sur les nanotubes TUBALL™ dans les anodes et cathodes.
La société OCSiAl, premier fabricant mondial de nanotubes de graphène (nanotubes de carbone mono-feuillets), a mis au point des solutions prêtes à l'emploi pour les anodes et les cathodes. TUBALL™ BATT contient des nanotubes pré-dispersés dans l'eau ou le NMP (N-méthylpyrrolidone) que l’on peut simplement ajouter lors du processus de fabrication standard.
Electric car rEVolution: why graphene nanotubes will be inside next-gen batteries
How do nanotubes work inside an electrode?
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The pitch-derived soft carbon and SWCNTs provided an excellent conductivity, and the porous structure of the composite accommodated the stress produced by the Si expansion.
High thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1).
The all‐nanomat full cell shows exceptional improvement in battery energy density – 479 Wh/kg battery, and Si-anode capacity – 1166 mAh/g.
The use of SWCNT conductive additive enables graphite-free SiO electrodes with 74% higher volumetric energy and superior full-cell cycling compared to graphite electrodes.
Areal capacities greater than 10 mAh/cm2 and volumetric capacities greater than 1400 mAh/cm3 can be achieved.
Replacing Denka black with SWCNT allows to reduce the carbon content to 0.2 wt% to further increase the energy density, and 2 wt% of PVDF was shown to benefit the cycling stability due to the mitigated PVDF-induced side reactions from its direct contact with NCA particles.
