3. Technologie d’électrode sèche : Cette technologie peut être utilisée sur les électrodes positives et négatives.
Procédé humide traditionnel :
Le matériau doit être placé dans une solution, puis séché et pressé en un film : utilisez un solvant avec un liant, dont le NMP est l’un des solvants courants. Après avoir mélangé le solvant avec le liant avec l’électrode négative ou la poudre d’électrode positive, la boue est enduite sur le collecteur d’électrodes et séchée, dans laquelle le solvant est toxique et doit être récupéré, purifié et réutilisé. Ce processus nécessite des machines de revêtement volumineuses, coûteuses et complexes.
Technologie d’électrode sèche :
Le processus d’électrode sèche permet d’économiser l’étape d’ajout d’une solution, ce qui permet d’économiser les étapes compliquées de revêtement et de séchage et simplifie considérablement le processus de production. Mélangez les particules positives et négatives actives avec du PTFE pour les rendre fibreuses, puis roulez la poudre directement en un film et pressez-la sur une feuille d’aluminium ou de cuivre pour préparer des électrodes positives et négatives.
Avantages de la technologie des électrodes sèches :
- Aucun solvant n’est utilisé, des machines de revêtement coûteuses sont économisées, ce qui simplifie le processus, économise beaucoup d’espace et de coûts.
- Productivité accrue : la technologie des électrodes sèches permet une production 7 fois plus rapide.
- Augmenter la densité énergétique de la batterie : En présence de solvants, le lithium et le carbone mélangés au lithium ne peuvent pas être bien intégrés les uns aux autres, et il y a un problème de perte de capacité au premier cycle. La technologie des électrodes sèches améliorera considérablement ce problème, augmentant ainsi la densité d’énergie de la batterie. Dans le même temps, l’épaisseur du matériau de l’électrode positive est augmentée de 55 μm à 60 μm, et le rapport du matériau de l’électrode active est augmenté pour augmenter la densité d’énergie de 5%, tout en assurant la densité de puissance.
Difficultés dans le processus d’électrode sèche : le processus actuel est immature, la feuille d’électrode est épaisse et il existe un risque de fissuration lorsqu’elle est enroulée.
4. Anode en silicium
Avantages de l’anode en silicium :
- La densité d’énergie théorique est plus élevée : la capacité maximale théorique de la batterie de l’électrode négative en graphite est de 372Wh/kg, et la capacité maximale théorique de la batterie de l’électrode négative en silicium peut atteindre 4200Wh/kg.
- Meilleure sécurité : le système de tension du silicium est supérieur à celui du graphite, et maintenant le graphite à électrode négative produira des dendrites de lithium, car leur système de tension est proche du potentiel de précipitation du lithium, les dendrites perceront le séparateur et les électrodes positive et négative court-circuiteront, ce qui menace sérieusement la sécurité de la batterie.
- Coût inférieur : le matériau en silicium a une large source, des réserves abondantes, un faible coût de production et est respectueux de l’environnement. La densité d’énergie massique des cellules lithium-ion utilisant des matériaux d’anode en silicium peut être augmentée de plus de 8 %, la densité d’énergie volumétrique peut être augmentée de plus de 10 % et le coût par KWH des cellules peut être réduit d’au moins 3 %.
Inconvénients de l’anode en silicium :
- Mauvaises performances de cycle : le volume se dilate après l’intercalation du lithium, le graphite n’a pas d’expansion de volume évidente après l’intercalation du lithium-ion, mais le volume du silicium se dilate plus de quatre fois après l’intercalation du lithium-ion, et la batterie est mise au rebut après de nombreuses fois de dilatation et de contraction.
- Faible conductivité : La faible conductivité du silicium limite la pleine utilisation de sa capacité et les performances de vitesse des matériaux d’électrode de silicium ; le changement de volume rend le contact entre le matériau actif et l’agent conducteur liant médiocre, et la conductivité diminue ; le film SEI sur la surface du silicium est épais et inégal, affecte la conductivité et l’énergie spécifique globale de la batterie.
Les entreprises de batteries appliquent activement des anodes silicium-carbone, qui constituent la direction du développement des anodes silicium-carbone. Les anodes silicium-carbone sont actuellement principalement utilisées dans les batteries cylindriques. Dans les solutions de batteries haute capacité des fabricants de batteries de puissance tels que CATL, LISHEN, GOTION et PRIDE, les anodes silicium-carbone ont clairement pris une direction.
Accélération de la R&D et de la production d’anodes silicium-carbone : l’industrialisation silicium-carbone à l’étranger est relativement en tête, et les industriels chinois rattrapent activement leur retard. À l’heure actuelle, les fabricants d’anodes chinois ont augmenté leurs investissements dans les anodes silicium-carbone, et BTR, SHANSHAN, GOTION et ZET peuvent réaliser une production de masse. De plus, l’anode en carbone silicium BTR alimente les batteries d’alimentation de Panasonic et entre dans la chaîne d’approvisionnement de Tesla. Certaines entreprises de batteries telles que CATL, BYD, GOTION, BAK et LISHEN déploient activement des matériaux en carbone de silicium.
Les batteries silicium-carbone sont une tendance inévitable dans le développement de la haute densité d’énergie. Avec le dépassement des goulets d’étranglement techniques et l’amélioration de l’acceptation par le client final, le carbone de silicium réduira les coûts et atteindra la production de masse. Le CNCET prévoit que la production et la consommation de matériaux d’anode silicium-carbone en Chine atteindront 60 000 tonnes en 2023, et les perspectives de marché futures des anodes silicium-carbone sont énormes.
