{"id":1414,"date":"2024-01-30T20:54:45","date_gmt":"2024-01-30T12:54:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.battery-material.com\/?p=1414"},"modified":"2024-01-30T20:54:47","modified_gmt":"2024-01-30T12:54:47","slug":"hard-carbon-anode-material-achieves-new-talent-in-energy-storage","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.battery-material.com\/fr\/hard-carbon-anode-material-achieves-new-talent-in-energy-storage\/","title":{"rendered":"Le mat\u00e9riau d'anode en carbone dur permet d'obtenir un \u00ab nouveau talent \u00bb dans le stockage d'\u00e9nergie"},"content":{"rendered":"

Le carbone dur ne graphitera pas apr\u00e8s un traitement \u00e0 haute temp\u00e9rature. Sa disposition cristalline interne est d\u00e9sordonn\u00e9e et l\u2019espacement des couches est grand. Cela permet \u00e0 l'anode en carbone dur de stocker plus de charge dans le m\u00eame volume. Il am\u00e9liore la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique et l\u2019endurance des batteries sodium-ion. L'expansion et la contraction de l'anode en carbone dur sont plus uniformes pendant le processus de d\u00e9charge, ce qui augmente sa stabilit\u00e9 de cyclage, ses performances de charge et de d\u00e9charge et prolonge la dur\u00e9e de vie de cyclage de la batterie sodium-ion.<\/p>\n\n\n\n

Avec l\u2019expansion rapide de la production d\u2019\u00e9nergie solaire, \u00e9olienne et autre \u00e9nergie renouvelable, la recherche sur de nouveaux mat\u00e9riaux pour les batteries de stockage d\u2019\u00e9nergie s\u2019approfondit \u00e9galement. Lors du 15e Salon international de la technologie des batteries \u00e0 Shenzhen en Chine, une soci\u00e9t\u00e9 a lanc\u00e9 une nouvelle g\u00e9n\u00e9ration de mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur pour batteries sodium-ion ; sa premi\u00e8re efficacit\u00e9 de charge et de d\u00e9charge peut atteindre 90%.<\/p>\n\n\n\n

Gr\u00e2ce aux abondantes ressources en sodium de la Chine, les batteries sodium-ion sont consid\u00e9r\u00e9es comme le nouveau type de batteries le plus appropri\u00e9 pour le stockage d'\u00e9nergie \u00e0 grande \u00e9chelle. Ils devraient att\u00e9nuer les probl\u00e8mes caus\u00e9s par la p\u00e9nurie de ressources en lithium ainsi que par la r\u00e9partition in\u00e9gale du d\u00e9veloppement limit\u00e9 du stockage d'\u00e9nergie. Par rapport \u00e0 d\u2019autres mat\u00e9riaux d\u2019anode pour batteries sodium-ion, quels sont les avantages des mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone dur\u00a0? Quel est l\u2019\u00e9tat de d\u00e9veloppement de l\u2019industrie chinoise des mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone dur ? \u00c0 quelle distance de l\u2019application \u00e0 grande \u00e9chelle\u00a0? Il reste encore beaucoup de chemin \u00e0 parcourir. Avec ces questions, le journaliste du Science and Technology Daily a interview\u00e9 les experts concern\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Le carbone dur est le mat\u00e9riau d'anode de choix pour les batteries sodium-ion<\/h2>\n\n\n\n

La batterie sodium-ion est principalement compos\u00e9e d'\u00e9lectrodes positives, d'une \u00e9lectrode n\u00e9gative, d'\u00e9lectrolytes, de diaphragme, etc. Son principe de fonctionnement est similaire \u00e0 celui des batteries lithium-ion. En tant qu'\u00e9l\u00e9ment principal de stockage du sodium dans la batterie, le mat\u00e9riau de l'anode de la batterie sodium-ion r\u00e9alise l'incorporation ou le d\u00e9sengagement des ions sodium pendant le processus de charge et de d\u00e9charge, de sorte que la capacit\u00e9 de la batterie est positivement corr\u00e9l\u00e9e \u00e0 la capacit\u00e9 de l'anode \u00e0 stocker. ions sodium. Le choix des mat\u00e9riaux d'anode joue un r\u00f4le d\u00e9cisif dans le d\u00e9veloppement des batteries sodium-ion.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang, professeur \u00e0 l'Universit\u00e9 Central South, a d\u00e9clar\u00e9 que la classification des mat\u00e9riaux d'anode pour les batteries sodium-ion peut \u00eatre grossi\u00e8rement divis\u00e9e en cinq cat\u00e9gories. Premi\u00e8rement, les mat\u00e9riaux d'anode \u00e0 base de carbone, comprenant principalement le graphite, le carbone amorphe, le nanocarbone, etc., dont le carbone amorphe est le plus susceptible de prendre la t\u00eate de l'industrialisation ; deuxi\u00e8mement, les mat\u00e9riaux d'anode en alliage, la capacit\u00e9 th\u00e9orique est \u00e9lev\u00e9e, mais le volume d'\u00e9lectrons incorpor\u00e9s dans l'expansion du sodium est important et les performances du cycle sont m\u00e9diocres\u00a0; troisi\u00e8mement, les oxydes m\u00e9talliques et les mat\u00e9riaux d'anode \u00e0 base de sulfure, la capacit\u00e9 th\u00e9orique est \u00e9lev\u00e9e, mais la conductivit\u00e9 est faible\u00a0; quatri\u00e8mement, type int\u00e9gr\u00e9 de mat\u00e9riaux d'anode \u00e0 base de titane, le volume de changement en capacit\u00e9 petite mais faible\u00a0; cinqui\u00e8mement, des mat\u00e9riaux d'anode \u00e0 base organique, dont le volume est faible\u00a0; cinqui\u00e8mement, des mat\u00e9riaux d'anode \u00e0 base organique, dont le volume est faible. Cinqui\u00e8mement, les mat\u00e9riaux d'anode organiques ont un faible co\u00fbt mais une mauvaise conductivit\u00e9 et sont faciles \u00e0 dissoudre dans l'\u00e9lectrolyte.<\/p>\n\n\n\n

Les mat\u00e9riaux d'anode \u00e0 base de carbone ont une excellente conductivit\u00e9 \u00e9lectrique et, en m\u00eame temps, la m\u00e9thode de pr\u00e9paration est flexible, peu co\u00fbteuse et respectueuse de l'environnement, ils sont donc devenus le principal choix de mat\u00e9riaux d'anode pour les batteries sodium-ion. Parmi eux, les mat\u00e9riaux en carbone dur et en carbone mou dans le carbone amorphe sont consid\u00e9r\u00e9s comme des mat\u00e9riaux d'anode potentiels pour les batteries sodium-ion. Le carbone mou fait r\u00e9f\u00e9rence au carbone qui peut \u00eatre graphit\u00e9 apr\u00e8s un traitement \u00e0 haute temp\u00e9rature, qui est g\u00e9n\u00e9ralement obtenu par traitement et fabrication d'anthracite \u00e0 faible co\u00fbt comme pr\u00e9curseur. N\u00e9anmoins, il a une faible capacit\u00e9 sp\u00e9cifique de stockage du sodium, une vitesse de charge lente et de mauvaises performances \u00e0 basse temp\u00e9rature.<\/p>\n\n\n\n

Le carbone dur est du carbone qui ne sera pas graphitis\u00e9 apr\u00e8s un traitement \u00e0 haute temp\u00e9rature ; sa disposition cristalline interne est d\u00e9sordonn\u00e9e et l'espacement des couches est grand, ce qui permet \u00e0 l'anode en carbone dur de stocker plus de charge dans le m\u00eame volume et am\u00e9liore la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique et l'endurance de la batterie. Parce que la structure des pores du carbone dur est plus grande, il peut contenir plus d\u2019ions sodium. Par cons\u00e9quent, l'\u00e9lectrode se dilate et se contracte plus uniform\u00e9ment pendant le processus de d\u00e9charge, ce qui augmente la stabilit\u00e9 du cyclage et les performances de charge\/d\u00e9charge de l'anode en carbone dur et prolonge la dur\u00e9e de vie du cyclage de la batterie sodium-ion.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang a d\u00e9clar\u00e9 qu'en comparant les performances de diff\u00e9rents types de mat\u00e9riaux d'anode en carbone, on peut constater que le carbone dur est la solution pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e de mat\u00e9riaux d'anode pour la commercialisation des batteries sodium-ion et devrait prendre la t\u00eate de l'industrialisation.<\/p>\n\n\n\n

La biomasse se g\u00e9n\u00e9ralise pour la pr\u00e9paration de mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone dur<\/h2>\n\n\n\n

"Les pr\u00e9curseurs de carbone dur et les sources de mati\u00e8res premi\u00e8res sont abondants, et la s\u00e9lection des pr\u00e9curseurs et l'accumulation de technologies de traitement sont des facteurs cl\u00e9s dans le d\u00e9veloppement de mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur." \u00bb a d\u00e9clar\u00e9 Zhou Xiangyang.<\/p>\n\n\n\n

\"Mat\u00e9riaux
Mat\u00e9riaux d'anode composites durs carbone\/graphite<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Les pr\u00e9curseurs pour la pr\u00e9paration de mat\u00e9riaux carbon\u00e9s durs sont g\u00e9n\u00e9ralement la biomasse, les polym\u00e8res synth\u00e9tiques, les combustibles fossiles, etc. Les mat\u00e9riaux carbon\u00e9s durs pr\u00e9par\u00e9s par diff\u00e9rents pr\u00e9curseurs pr\u00e9sentent des diff\u00e9rences de performances significatives, et la composition des co\u00fbts des mat\u00e9riaux carbon\u00e9s durs est \u00e9galement tr\u00e8s diff\u00e9rente en raison des diff\u00e9rentes sources de mati\u00e8res premi\u00e8res pour les pr\u00e9curseurs. Parmi elles, la biomasse dispose d'un large \u00e9ventail de sources de mati\u00e8res premi\u00e8res, telles que les coques de noix de coco, les coques de fruits, les \u00e9corces de pamplemousse, les tissus v\u00e9g\u00e9taux et animaux, etc. Le co\u00fbt est relativement faible, ce qui en fait le premier choix pour la pr\u00e9paration de mat\u00e9riaux carbon\u00e9s durs. maintenant. Les polym\u00e8res synth\u00e9tiques comprennent principalement des r\u00e9sines ph\u00e9noliques, du polyacrylonitrile et d'autres mat\u00e9riaux chimiquement synth\u00e9tis\u00e9s, qui ont de bonnes propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectrochimiques, des mati\u00e8res premi\u00e8res contr\u00f4lables et une bonne coh\u00e9rence du produit, mais \u00e0 un co\u00fbt plus \u00e9lev\u00e9. Les combustibles fossiles comprennent principalement l'asphalte, le goudron de houille et les m\u00e9langes associ\u00e9s, \u00e0 faible co\u00fbt provenant d'un large \u00e9ventail de sources de mati\u00e8res premi\u00e8res mais avec une capacit\u00e9 de production inf\u00e9rieure. En raison des substances hautement volatiles contenues dans l'asphalte, etc., un traitement suppl\u00e9mentaire des gaz d'\u00e9chappement et des eaux us\u00e9es est n\u00e9cessaire pendant le processus de production, augmentant ainsi le co\u00fbt de production.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 l'heure actuelle, le processus de pr\u00e9paration du carbone dur est multiplex\u00e9 et il y a constamment \u00e9lectrode n\u00e9gative en carbone dur<\/a> mat\u00e9riaux en cours d\u2019\u00e9laboration. Par exemple, une \u00e9quipe dirig\u00e9e par Chen Chengmeng, chercheur \u00e0 l'Institut de chimie du charbon du Shanxi, Acad\u00e9mie chinoise des sciences, a pr\u00e9par\u00e9 de l'amidon pour en faire des mat\u00e9riaux d'\u00e9lectrodes durs \u00e0 carbone n\u00e9gatif par une r\u00e9action chimique, et ses r\u00e9sultats ont \u00e9t\u00e9 publi\u00e9s dans la revue universitaire Energy Storage. Mat\u00e9riaux.<\/p>\n\n\n\n

Comment pr\u00e9parer l\u2019amidon en carbone dur ? Le processus peut \u00eatre grossi\u00e8rement divis\u00e9 en trois \u00e9tapes : tout d\u2019abord, l\u2019utilisation d\u2019amidon de ma\u00efs et d\u2019anhydride mal\u00e9ique pour pr\u00e9parer un amidon est\u00e9rifi\u00e9 riche en oxyg\u00e8ne ; puis dans le m\u00e9lange d'hydrog\u00e8ne et d'argon gazeux d'entr\u00e9e du r\u00e9acteur, et de l'amidon est\u00e9rifi\u00e9 pour la r\u00e9action de r\u00e9duction de l'hydrog\u00e8ne, l'amidon du produit de r\u00e9action utilis\u00e9 comme pr\u00e9curseur du produit final\u00a0; enfin l'argon comme gaz protecteur, le pr\u00e9curseur d'amidon \u00e0 1\u00a0100 \u2103 pour la r\u00e9action de carbonisation \u00e0 haute temp\u00e9rature, pour compl\u00e9ter la pr\u00e9paration du mat\u00e9riau carbon\u00e9 dur.<\/p>\n\n\n\n

L'\u00e9quipe de Chen Chengmeng a \u00e9galement r\u00e9alis\u00e9 la r\u00e9gulation de la microstructure du carbone dur en modifiant la temp\u00e9rature de r\u00e9action dans le four tubulaire et en ajustant la teneur en oxyg\u00e8ne dans le pr\u00e9curseur du produit de r\u00e9action, confirmant ainsi l'effet de la teneur en oxyg\u00e8ne sur les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectrochimiques des mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur. .<\/p>\n\n\n\n

Chen Chengmeng a soulign\u00e9 que m\u00eame si les recherches de l'\u00e9quipe ont jet\u00e9 les bases du d\u00e9veloppement ult\u00e9rieur de mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone dur de haute performance, la microstructure et les propri\u00e9t\u00e9s \u00e9lectrochimiques des mat\u00e9riaux doivent encore \u00eatre explor\u00e9es en profondeur.<\/p>\n\n\n\n

De plus, le professeur Yongyao Xia et d'autres de l'Universit\u00e9 de Fudan ont immerg\u00e9 s\u00e9quentiellement le mat\u00e9riau de la biomasse de la coquille dans une solution hydroalcoolique et une solution d'acide sulfurique et l'ont agit\u00e9 pour obtenir la suspension\u00a0; ensuite, la suspension a \u00e9t\u00e9 dispers\u00e9e dans l\u2019eau, filtr\u00e9e et s\u00e9ch\u00e9e pour obtenir le pr\u00e9curseur. Ils ont chauff\u00e9 le pr\u00e9curseur sous protection de gaz inerte pour la pr\u00e9-carbonisation, l'ont refroidi et l'ont broy\u00e9 \u00e0 boulets pour obtenir de la poudre de pr\u00e9-carbone. Ils ont r\u00e9chauff\u00e9 la poudre de pr\u00e9-carbone sous protection de gaz inerte pour une carbonisation \u00e0 haute temp\u00e9rature, l'ont refroidie et ont obtenu des mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur de biomasse tr\u00e8s efficaces pour les batteries sodium-ion.<\/p>\n\n\n\n

La taille du march\u00e9 de l\u2019industrie des mat\u00e9riaux d\u2019\u00e9lectrodes n\u00e9gatives au carbone dur continuera de cro\u00eetre<\/h2>\n\n\n\n

Les batteries sodium-ion sont devenues un point chaud pour la recherche et l\u2019industrialisation au pays et \u00e0 l\u2019\u00e9tranger. La Commission nationale du d\u00e9veloppement et de la r\u00e9forme, l'Office national de l'\u00e9nergie et neuf autres minist\u00e8res ont publi\u00e9 le \u00ab 14e plan quinquennal \u00bb de d\u00e9veloppement des \u00e9nergies renouvelables, qui pr\u00e9sente des r\u00e9serves de recherche et de d\u00e9veloppement pour les batteries sodium-ion, les batteries \u00e0 m\u00e9tal liquide et les batteries lithium-ion \u00e0 l'\u00e9tat solide. batteries, batteries m\u00e9tal-air, batteries lithium-soufre et autres technologies de stockage d'\u00e9nergie \u00e0 haute densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang a d\u00e9clar\u00e9 qu'\u00e0 l'heure actuelle, les chercheurs sur les m\u00e9canismes de stockage du carbone dur et du sodium proposent une vari\u00e9t\u00e9 de mod\u00e8les, mais que son m\u00e9canisme de stockage du sodium n'a pas encore atteint une compr\u00e9hension unifi\u00e9e. Par cons\u00e9quent, des recherches suppl\u00e9mentaires sont n\u00e9cessaires pour r\u00e9v\u00e9ler la relation constitutive entre les mat\u00e9riaux carbon\u00e9s durs et le m\u00e9canisme de r\u00e9action \u00e9lectrochimique afin de fournir des orientations th\u00e9oriques et une base scientifique pour am\u00e9liorer les performances du carbone dur. En outre, les effets des param\u00e8tres physiques des mat\u00e9riaux \u00e0 base de carbone dur, tels que la taille des particules, la densit\u00e9 de vibration et la charge massique, sur les performances \u00e9lectrochimiques doivent \u00e9galement \u00eatre \u00e9tudi\u00e9s plus en d\u00e9tail afin d'am\u00e9liorer de mani\u00e8re synergique les performances des mat\u00e9riaux lorsqu'ils sont utilis\u00e9s dans syst\u00e8mes de batteries sodium-ion.<\/p>\n\n\n\n

L'\u00ab Enqu\u00eate sp\u00e9ciale sur le march\u00e9 chinois de l'industrie des anodes de carbone dur et rapport d'analyse des perspectives d'investissement 2023-2029 \u00bb publi\u00e9 par Beijing Wisdom Research Consulting Co., Ltd. souligne qu'avec le soutien national au d\u00e9veloppement de nouveaux v\u00e9hicules \u00e9nerg\u00e9tiques et d'\u00e9quipements de stockage d'\u00e9nergie, le La taille du march\u00e9 de l'industrie chinoise des mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur va encore cro\u00eetre. Selon les pr\u00e9visions du march\u00e9, en 2025, la taille du march\u00e9 de l'industrie chinoise des mat\u00e9riaux pour \u00e9lectrodes n\u00e9gatives en carbone dur atteindra 8,65 milliards de yuans, et le taux de croissance annuel moyen de l'industrie des mat\u00e9riaux pour \u00e9lectrodes n\u00e9gatives en carbone dur au cours des cinq prochaines ann\u00e9es atteindra 15,31 TP3T.<\/p>\n\n\n\n

\u00c0 l'heure actuelle, en raison du temps de d\u00e9veloppement relativement court de l'industrie nationale des mat\u00e9riaux d'\u00e9lectrodes n\u00e9gatives en carbone dur, la plupart des entreprises et des instituts de recherche en sont encore au stade de la recherche, du d\u00e9veloppement et de l'optimisation technologiques. Cependant, les principaux fabricants nationaux d\u00e9veloppent activement la production de mat\u00e9riaux d'\u00e9lectrodes durs et n\u00e9gatifs en carbone. En avril de cette ann\u00e9e, Guangdong Rong Sodium New Energy Technology Co., Ltd. a annonc\u00e9 que sa production annuelle de 10 000 tonnes de projet de production de pr\u00e9curseurs de mat\u00e9riaux d'anodes en carbone dur avait \u00e9t\u00e9 officiellement mise en production dans le parc industriel de graphite et de graph\u00e8ne de la ville de Yong'an. Province du Fujian, qui utilise principalement la biomasse v\u00e9g\u00e9tale comme mati\u00e8re premi\u00e8re. Pour sa part, Ningbo Sugo Co., Ltd. a d\u00e9clar\u00e9 que les mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur appliqu\u00e9s aux batteries sodium-ion ont atteint des ventes au tonnage en Chine et que l'on s'attend \u00e0 ce que l'\u00e9chelle de production de masse atteigne 1 000 tonnes cette ann\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Ye Yindan, chercheur \u00e0 l'Institut de recherche de la Banque de Chine, estime que les batteries sodium-ion sont meilleures que les batteries \u00e9lectroniques au lithium en termes de basse temp\u00e9rature, de s\u00e9curit\u00e9, de charge rapide et d'autres indicateurs de performance. Cependant, il est encore possible d\u2019am\u00e9liorer leur densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique, leur dur\u00e9e de vie, etc. Cependant, compte tenu de la richesse de la source de mat\u00e9riaux, il existe encore un grand potentiel de d\u00e9veloppement. Avec la perc\u00e9e des technologies cl\u00e9s des batteries sodium-ion, telles que les mat\u00e9riaux d'anode en carbone dur, et la croissance rapide de la demande de stockage d'\u00e9nergie, le sc\u00e9nario d'application et l'\u00e9chelle des batteries sodium-ion seront \u00e9galement d\u00e9velopp\u00e9s rapidement.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le carbone dur ne graphitera pas apr\u00e8s un traitement \u00e0 haute temp\u00e9rature. Sa disposition cristalline interne est d\u00e9sordonn\u00e9e et l\u2019espacement des couches est grand. Cela permet \u00e0 l'anode en carbone dur de stocker plus de charge dans le m\u00eame volume. Il am\u00e9liore la densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique et l\u2019endurance des batteries sodium-ion. 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