Anode de silicium

Si-anodes aux nanotubes de graphène : densité énergétique 350 W*h/kg et 1500 W*h/l, capacité 600 mA*h/g, durée de vie 1500 cycles


Le silicium dans les anodes est la clé de l'intensité énergétique. Pourquoi?

Material with the highest energy density

IPour qu'un véhicule électrique ait une longue autonomie, sa batterie doit pouvoir stocker suffisamment d'énergie et en même temps, elle ne doit pas être trop lourde et prendre beaucoup de place. Cela nécessite une intensité énergétique élevée.

Un objectif recherché dans l'industrie est d'aller au-delà de 300 Wh/kg et 800 Wh/l d'intensité énergétique. Cependant, aujourd'hui, l’intensité énergétique des meilleures cellules de batterie au marché est de 260 Wh/kg et 700 Wh/l (type 21700). Amélioration significative est requise.

Pour atteindre ces objectifs et même les dépasser, il est nécessaire d'utiliser de matériaux actifs anodiques et cathodiques avec la densité d'énergie la plus élevée. Pour la cathode, il s'agit des matériaux à forte teneur en nickel, tels que NCA, NCM 811, NCM 622. Le meilleur, et presque le seul matériau actif efficace pour l'anode, est le silicium (ainsi que les matériaux à base de silicium, tels que SiO et SiOx).

Le silicium peut stocker de 10 fois plus d'énergie que le graphite, traditionnellement utilisé comme matériau actif dans l'anode : 4200 mAh/g contre 370 mAh/g. Ainsi, le passage des anodes de graphite aux anodes de silicium augmentera considérablement l’intensité énergétique.

Tous les fabricants de batterie Li-ion utiliseraient le silicium au lieu du graphite dans leurs recettes de cellules de batterie, mais cela est entravé par un problème de silicium fondamental et jusqu'à récemment non résolu.

Problème fondamental du silicium

Lors de la charge et de la décharge de la batterie, le silicium augmente considérablement en volume (jusqu'à 300 %), ce qui entraîne sa fissuration. En raison de fissures dans le silicium, le contact entre les particules du matériau de silicium de l'anode est perdu. En conséquence, les batteries à base de silicium tombent en panne très rapidement.

Эта проблема делает невозможным использование кремния, лучшего по энергоемкости материала, в рецептах современных литий-ионных аккумуляторов. Ce problème rend impossible l'utilisation du silicium, le meilleur matériau de l’intensité énergétique, dans les recettes des batterie Li-ion modernes.  

Nanotubes de graphène TUBALL™ – la clé à l'utilisation du silicium

Les nanotubes de graphène TUBALL™ (ou nanotubes de carbone à paroi simple) résolvent un problème clé et fondamental avec les anodes de silicium. Avec leur conductivité électrique inégalée, leur haute résistance, leur flexibilité, leur rapport record de la longueur au diamètre et leur capacité à former des réseaux tridimensionnels dans de matériaux à de concentrations ultra-faibles, lorsqu'ils sont insérés dans une anode à base de silicium, les nanotubes de graphène TUBALL™ recouvrent la surface des particules de silicium et créent des liaisons hautement conductrices et solides entre elles.

Ces joints sont si denses, longs, conducteurs et solides que même lorsque les particules d'anode de silicium se dilatent et commencent à se fissurer, les nanotubes de graphène les maintiennent liés. Cela protège l'anode d'une défaillance prématurée : les nanotubes prolongent sa durée de vie suffisamment longtemps pour répondre aux exigences strictes des constructeurs de véhicules électriques.

Principe de fonctionnement

En raison de leur conductivité élevée, de leur flexibilité et de leur rapport record de la longueur au diamètre, même une petite quantité de nanotubes de graphène recouvre complètement la surface de l'électrode.


Vidéos connexes:

Comment fonctionnent les nanotubes à l'intérieur d'une électrode? (eng)


Aujourd'hui, TUBALL™ est la seule solution efficace au problème des anodes de silicium.

Les réseaux de nanotubes TUBALL™ à l'intérieur de l'électrode résolvent le problème des anodes de silicium et augmentent considérablement leur durée de vie – jusqu'à 4 fois. Seul TUBALL™ vous permet de créer des batteries à haute teneur en silicium avec une durée de vie qui répond aux exigences strictes de l'industrie électrique et électronique. 

Aujourd'hui, les anodes de silicium = les anodes à base de TUBALL™

L'utilisation de TUBALL™ dans les anodes de silicium à haute énergie devient un standard de l'industrie

Les principaux fabricants de batterie Li-ion ont prouvé qu'aujourd'hui, avec les nanotubes TUBALL™, il est possible de créer des anodes avec une teneur en SiO de 20 %, une capacité de 600 mAh et une durée de vie de 1500 cycles. 

En utilisant des anodes avec une teneur en silicium si élevée dans les recettes de batteries, il est même aujourd'hui possible d'atteindre une intensité énergétique record de la batterie : 300 Wh/kg et 800 Wh/l.

Demain

Les résultats déjà obtenus par l'équipe R&D OCSiAl ont prouvé qu'il est possible d'augmenter la teneur en SiO dans l'anode jusqu'à 90 %, soit une intensité énergétique de 350 Wh/kg et 1350 Wh/l.

Intensité énergétique en perspective

TUBALL ™ BATT – produit prêt à l'emploi pour les anodes.

TUBALL™ BATT H2O est la première solution prête à appliquer, basée sur les nanotubes TUBALL™, qui résolve efficacement le problème majeur des anodes Si/C. Les nanotubes de graphène TUBALL™ fournissent une conductivité électrique inégalée pour les anodes Si/C aussi bas que 0,05 %. Lorsqu'ils sont ajoutés aux anodes Si/C, les nanotubes de graphène ultra-minces et stables de TUBALL™ BATT H2O recouvrent complètement et lient électriquement les particules d'anode Si/C pendant la charge et la décharge de la batterie, même dans les conditions de cyclage les plus stressantes des véhicules électriques..

Pour plus d'informations sur TUBALL™ BATT, reportez-vous à la fiche de produit ci-dessous ou contactez-nous. 


Produits liés

BATT H2O
Tuball
BATT H2O
Dispersion aqueuse de nanotubes de carbone mono-feuillets avec ajout d'un agent dispersant. Utilisé comme additif conducteur pour les batteries LI-Ion

Applications

Sources d'énergie

Matériaux

Anode de silicium

Composants de base:

eau, PVP, CMC, PAA, autre

BATT H2O

Vidéo

Comment fonctionnent les nanotubes à l'intérieur d'une électrode? (eng)

Batteries à base de SWCNT: présent et futur (Andrey Senyut, OCSiAl Energy) (eng)


Contactez-nous pour discuter des spécifications de votre projet ou demander un échantillon

CONTACTER