Il existe de nombreux indicateurs techniques relatifs aux matériaux d'anode en graphite, qu'il est difficile de prendre en compte. Parmi ceux-ci figurent principalement la surface spécifique, la granulométrie, la masse volumique apparente, la masse volumique réelle, la capacité spécifique de première charge et de première décharge, ainsi que le rendement initial. S'y ajoutent des indicateurs électrochimiques tels que la cyclabilité, la résistance à la charge/décharge rapide et le gonflement. Quels sont donc les indicateurs de performance des matériaux d'anode en graphite ? La section suivante vous est présentée par HCMilling (Guilin Hongcheng), fabricant de ces matériaux.matériaux d'anode broyeur.

01 surface spécifique

La surface spécifique désigne la surface d'un objet par unité de masse. Plus la particule est petite, plus sa surface spécifique est grande.

L'électrode négative composée de petites particules et présentant une surface spécifique élevée offre davantage de canaux et des trajets plus courts pour la migration des ions lithium, ce qui améliore ses performances en termes de vitesse de charge/décharge. Cependant, la grande surface de contact avec l'électrolyte induit une zone de formation importante du film SEI, réduisant ainsi l'efficacité initiale. À l'inverse, les particules plus grosses présentent l'avantage d'une densité de compactage supérieure.

La surface spécifique des matériaux d'anode en graphite est de préférence inférieure à 5 m²/g.

02 Distribution granulométrique

L'influence de la taille des particules du matériau d'anode en graphite sur ses performances électrochimiques réside dans le fait que la taille des particules du matériau d'anode affectera directement la densité apparente du matériau et sa surface spécifique.

La valeur de la densité apparente influe directement sur la densité énergétique volumique du matériau, et seule une distribution granulométrique appropriée permet d'optimiser les performances du matériau.

03 Densité de tassement

La densité apparente correspond à la masse par unité de volume mesurée par la vibration qui confère à la poudre un aspect relativement compact. C'est un indicateur important pour évaluer la matière active. Le volume d'une batterie lithium-ion étant limité, une densité apparente élevée signifie une masse importante de matière active par unité de volume et donc une capacité volumique élevée.

04 Densité de compactage

La densité de compactage concerne principalement la pièce polaire, qui fait référence à la densité après laminage après que le matériau actif de l'électrode négative et le liant soient transformés en pièce polaire, densité de compactage = densité surfacique / (l'épaisseur de la pièce polaire après laminage moins l'épaisseur de la feuille de cuivre).

La densité de compactage est étroitement liée à la capacité spécifique de la feuille, à l'efficacité, à la résistance interne et aux performances du cycle de la batterie.

Facteurs influençant la densité de compactage : la taille, la distribution et la morphologie des particules ont toutes un effet.

05 Densité réelle

Le poids de matière solide par unité de volume d'un matériau à l'état absolument dense (à l'exclusion des vides internes).

La masse volumique réelle étant mesurée à l'état compacté, elle est supérieure à la masse volumique tassée. En général, masse volumique réelle > masse volumique compactée > masse volumique tassée.

06 La première capacité spécifique de charge et de décharge

Le matériau d'anode en graphite présente une capacité irréversible lors du premier cycle de charge-décharge. Lors de la première charge d'une batterie lithium-ion, la surface de l'anode est intercalée avec des ions lithium et des molécules de solvant de l'électrolyte s'y insèrent simultanément. La surface de l'anode se décompose alors pour former une interface électrolyte solide (SEI), un film de passivation. Ce n'est qu'une fois la surface de l'électrode négative entièrement recouverte par le film SEI que les molécules de solvant ne peuvent plus s'intercaler et que la réaction s'arrête. La formation du film SEI consomme une partie des ions lithium, qui ne peuvent être extraits de la surface de l'électrode négative lors de la décharge, entraînant ainsi une perte de capacité irréversible et une réduction de la capacité spécifique lors de la première décharge.

07 Premier rendement coulombien

Un indicateur important pour évaluer les performances d'un matériau d'anode est son rendement de première charge-décharge, également appelé rendement coulombique initial. Pour la première fois, le rendement coulombique détermine directement les performances du matériau d'électrode.

Comme le film SEI se forme principalement à la surface du matériau d'électrode, la surface spécifique de ce matériau influe directement sur la surface de formation du film SEI. Plus la surface spécifique est grande, plus la surface de contact avec l'électrolyte est importante et plus la surface de formation du film SEI est grande.

On considère généralement que la formation d'un film SEI stable est bénéfique à la charge et à la décharge de la batterie, tandis qu'un film SEI instable est défavorable à la réaction, car il consomme continuellement l'électrolyte, augmente l'épaisseur du film SEI et accroît la résistance interne.

Performances du cycle 08

La durée de vie d'une batterie correspond au nombre de cycles de charge et de décharge qu'elle subit dans des conditions données, lorsque sa capacité atteint une valeur spécifiée. Le film SEI (interface électrolyte solide) entrave la diffusion des ions lithium. Au fil des cycles, ce film se détache et se dépose sur l'électrode négative, augmentant progressivement sa résistance interne. Il en résulte une accumulation de chaleur et une perte de capacité.

09 Expansion

Il existe une corrélation positive entre la dilatation et la durée de vie cyclique. Après la dilatation de l'électrode négative, premièrement, le noyau de l'enroulement se déforme, des microfissures se forment dans les particules de l'électrode négative, le film SEI se rompt et se réorganise, l'électrolyte est consommé et les performances cycliques se dégradent ; deuxièmement, la membrane est comprimée. La pression, en particulier l'extrusion de la membrane au niveau de l'angle droit de l'oreille polaire, est très importante et peut facilement provoquer des micro-courts-circuits ou des dépôts de lithium métallique au fil des cycles de charge-décharge.

Concernant l'expansion elle-même, les ions lithium s'insèrent dans l'espace interfoliaire du graphite lors de l'intercalation du lithium, ce qui entraîne un élargissement de cet espace et une augmentation de volume. Cette expansion est irréversible. Son ampleur est liée au degré d'orientation de l'électrode négative, soit I004/I110, calculable à partir des données de diffraction des rayons X (DRX). Le graphite anisotrope tend à subir une expansion de son réseau cristallin dans la même direction (l'axe C du cristal) lors de l'intercalation du lithium, ce qui induit une expansion volumique plus importante de la batterie.

10Évaluer la performance

La diffusion des ions lithium dans le matériau d'anode en graphite est fortement directionnelle : leur insertion est uniquement perpendiculaire à la face terminale de l'axe C du cristal de graphite. Les matériaux d'anode à particules fines et à surface spécifique élevée présentent de meilleures performances en régime de charge/décharge rapide. Par ailleurs, la résistance de surface de l'électrode (due au film SEI) et sa conductivité influent également sur ces performances.

À l'instar de la durée de vie et de l'expansion, l'électrode négative isotrope possède de nombreux canaux de transport d'ions lithium, ce qui résout les problèmes de nombre réduit d'entrées et de faible vitesse de diffusion rencontrés dans les structures anisotropes. La plupart des matériaux font appel à des technologies telles que la granulation et le revêtement pour améliorer leurs performances en termes de vitesse de charge/décharge.

HCMilling (Guilin Hongcheng) est un fabricant de broyeurs pour matériaux d'anode.Série HLMXmatériaux d'anode super-meulage vertical fin, HCHmatériaux d'anode moulin ultrafinNos broyeurs à graphite, ainsi que d'autres modèles que nous produisons, sont largement utilisés dans la fabrication de matériaux d'anode en graphite. Pour toute demande d'information concernant nos équipements, veuillez nous contacter et nous fournir les renseignements suivants :

Nom de la matière première

Finesse du produit (maille/μm)

capacité (t/h)