Aye ti anode ayeke nyen?

Ye ti anode ayeke mbeni ye so ayeke na yâ ti abatterie so ayeke sara si oxidation ayeke si na ngoi so a yeke zi ni, na a yeke zi a-électron so ayeke gue na yâ ti cathode ni na lege ti mbeni circuit so ayeke na gigi. Na yâ ti abatterie ti lithium-ion, aye ti anode ayeke bata a-ion ti lithium na ngoi so a yeke charge ni na a yeke zi ni na ngoi so a yeke décharge ni. Azo so ayeke sara kua na aye so ayeke fa mbilimbili akota ye so ayeke na yâ ti batterie ni, so na popo ni a yeke wara vitesse ti chargengo ni, ngangu so lo yeke bata na ngangu, fini ti lo nga na lege so lo yeke sara kua na ni nzoni. Azo mingi ayeke sara kua na anode ti graphite, so ayeke ndulu na 98% ti abatterie ti lithium-ion so a yeke kä ni, atâa so ambeni ye nde so ayeke na silicium- ayeke sigigi ti sara kua na ni so ayeke na ngangu mingi.

A-anode ti batterie aluti na ndo ti asewa ti aye nde nde, so oko oko ayeke mû ambeni ye nde ti sara na kusala ti bata na ngangu.

Graphite ayeke kota ye mingi na yâ ti kua ti lekengo abatterie ti lithium-ion ti dengo buze, na a yeke ndulu na 98% ti wungo ti anode so a yeke kä ni na ngu 2024. Ye so a leke ni na carbone so ayeke bata a-ion ti lithium na popo ti akete bozo ti lo ti graphène so ayeke na couche na ngoi so a yeke charge ni. Graphite so ayeke na lege ni, so a zi ni na yâ ti atênë ti ngangu ngere, ayeke mû ngangu mingi na nginza so a futa ti sara na ni me so ayeke wara akota ye na ngoi ti charge-decharge. Graphite ti synthèse ayeke hon na yâ ti mbeni ye so a iri ni ga-température so ahon 2 500 degré , na a sara si a leke ambeni ye so ayeke na yâ ti ni so ayeke ngbâ lakue nzoni mingi so ayeke sara si batterie ni angbâ aninga nga so ayeke mû lege ti charge ni hio na lege ti gbâ ti alege ti lithium{10}}ion.

Na lege ti théorie, ngangu ti graphite ni ayeke 372 mAh/g, so a wara ni tongana mbeni ion ti lithium oko abungbi na atome ti carbone omene so ayeke na yâ ti mbeni ye so a iri ni lithium kue (LiC6). Na ngoi so azo so ayeke sara kua ti lekengo aye aga nduru na limite so na lege ti angu mingi ti sarango si aye aga nzoni, plafond ti ngangu ti graphite apusu azo ti kua ni ti gi ambeni ye nde so ayeke sara kua nzoni mingi.

Silicium ayeke mbeni ye so ayeke mû zendo mingi ti sara kua na ni, so ayeke bata a-ion ti lithium 4,4 na yâ ti atome ti silicium oko oko tongana a haka ni na graphite so ayeke na carbone 6:1 na -lithium. A-atome-niveau ti nzoni so a kiri pekoni na ngangu ti théorie so ahon 3 600 mAh/g-ndulu na fani bale-oko ti kota ti graphite.

Kpale ni ayeke na yâ ti kota wungo ti silicium. Na ngoi ti lithiation, akete kete ye ti silicium ayeke kono ndulu na 300-400% ti kota ti ala ti kozoni. Kota ye so ayeke sara si a yeke wara angangu ti masini so ayeke fâ yâ ti aye ni, ayeke fâ yâ ti aconnecteur ti courant nga ayeke sara si ngangu ti kua ni abuba hio. A-anode ti silicium so ayeke nzoni-kue agirisa mingi ti ngangu ti ala na yâ ti angu 10 ti charge.

Alege ti dengo buze ti laso ayeke bungbi silicium na graphite na yâ ti ambeni ye so a leke ni na akota ye. POSCO Future M asigigi na mbeni anode ti silicium na nze ti mars ngu 2025 so ayeke mû lege ti bata ye fani oku ahon ti graphite, na a leke ti tene a sara ni mingi na ngu 2027. 2024 afa so silicium so ayeke na yâ ti anode ti dengo buze ayeke ngbâ mingi na gbe ti 8% ti poids ti leke na akpale ti konongo na ngoi so a yeke kono yâ ti densité ti ngangu.

A-anode ti LTO ayeke sala kusala na akota ngangu ti tension (ndulu na 1,55V na Li/Li+) tongana a haka ni na ngangu ti graphite so ayeke ndulu na-zéro. A yeke na lege ni ti tene a leke a-dendrite ti lithium-akete kamba ti wen so alingbi ti fâ yâ ti a-séparateur ti batterie na ti sara si a-court-circuit abâ gigi. A yeke bata structure ni nzoni na ngoi ti kpengo na vélo na a yeke sara si volume ni achangé mingi pëpe, na a sara si a lingbi ti sara kua na ni na yâ ti a-avion nga na abateau so ayeke mû azo.

A yeke na yâ ti densité ti ngangu. LTO ti ga na tension ti kusala ayeke sala si tension ti cellule ni kue adë tongana a bungbi ni na a-cathode so ayeke na lege ni, na a sala si ngangu ti kusala ni akanga lege na ni. Mbeni étude so a sara na ngu 2024 na yâ ti mbeti-sango Energy & Environmental Materials afa so LTO ayeke sara kua na yâ ti aye so ahunda ti tene a sara ye na lege ni mingi, na ndo so kpale ti lo ti kpengo na wâ so adë ahon agingo bê na ndo ti wungo ti ngangu.

A-anode ti wen ti lithium ayeke pusu ngangu ti théorie ti si na 3,860 mAh/g-ahon fani bale-oko ti graphite. Ahon ti bata a-ion ti lithium na yâ ti mbeni ye so ayeke mû ndo, a-anode ti wen ti lithium ayeke zia lithium droit na ndo ti sese ni na ngoi so a yeke charge ni. LG Energy Solution aleke ti zia a-anode ti wen ti lithium na yâ ti a-appareil so ayeke na ngangu mingi pëpe na hunzingo ti ngu 2027, na ti kono yâ ni ti sara kua na a-appareil so ayeke na ngangu mingi na pekoni.

Azo angbâ ti gi nda ti ye na ndo ti mara ti anode so a sara kua na a-oxyde ti wen nga na a-phosphore, a-alliage-so a zia na yâ ni étain na germanium, nga na a-anode so ayeke na yâ ti a-organique. Azo so angbâ mingi na yâ ti akota kapa ti lekengo ni juska na ngu 2025.

Anode Material

Ti leke anode a hunda ti sara aye mingi na lege ni atâa mara ti ye wa la a sara na ni.

A yeke sara kua na a-anode so ayeke sara kua, na pekoni a yeke pete ni ti ga anzoni poudre na a yeke mélangé ni na ambeni ye so ayeke bungbi aye nga na ambeni ye so ayeke mû lege na ngu ti hon ti tene a sara na abongo. Ti anode ti graphite, azo so ayeke sara ni ayeke zia bongo so na ndo ti ambeni ye so ayeke mû courant na cuivre. Akete mbeti so a sara na couche ni ayeke hon na yâ ti afour ti sukulango na ye ti zi na a-solvant nga ti tene aye ni agbu tere nzoni. Mbeni ye so a iri ni calendrier ayeke comprimé na a yeke sara si couche ni aga pendere na lege ti a rouleau, na a yeke sara si épaisseur ni ayeke oko nga a yeke gbu tere nzoni.

A-composite ti silicium-graphite ahunda ti tene a sara ambeni ye nde ti tene a sara kua na ni ti tene a kono yâ ti volume ni. Akota kode ti salango ye ayeke ti leke silicium ti ga akete kete ye so ayeke na gbe ti nanomètre 100, ti zia na ndo ti silicium ambeni ye ti carbone ti kanga lege na akota ye ti kono, na ti zia silicium na yâ ti a-matrix ti graphite so ayeke na poro. Alege ti salango kusala na a-vapeur ti chimie alingbi ti sala si silicium ti nano-scale so ayeke oko so a kangbi yâ ti abungbi ti carbone, atâa so a yeke ngangu ti sala ni.

Anode Material

A lingbi abongo ti anode so ayeke sala kusala nzoni alingbi na ambeni ye so a hunda ti sala mandako.

Mbilimbili ngangu: Aye so ayeke na ngangu mingi ayeke bata ngangu mingi na yâ ti unité ti poids oko oko. Na ngoi so graphite ayeke sara kua na 360 mAh/g, a yeke wara na yâ ti a-usine 450-500 mAh/g.

Conductivité ti courant: Aye ayeke na bezoin ti tene a-électron alingbi ti tambela ti tene ngangu ti ala abuba mingi pëpe. Nzoni lege so graphite ayeke hon na ni asara si a yeke nzoni mingi, me silicium so ayeke nzoni-kue ahunda ti tene a zia ambeni ye wala ambeni ye na ndo ni ti tene courant angbâ ti hon.

Stabilité ti lekengo ye: A lingbi aye ni agbu ngangu na ngoi so a zia lithium na yâ ni fani mingi nga a zi ni sân ti tene a buba ni. Graphite ayeke bata aye so ayeke na yâ ti ni nzoni, me ti tene silicium akono, a hunda ti tene a leke ambeni ye nde ti tene a fâ yâ ni pëpe.

Kozo Cycle ti kusala .: Kozo charge ni ayeke sara si a yeke wara mbeni couche ti électrolyte interphase (SEI) so ayeke ngangu mingi so ayeke te lithium na lege so zo alingbi ti kiri na ni pëpe. Lo yeke na kozo-cycle ti sara kua nzoni aye ti tene so lo yeke na ngangu mingi pëpe. Graphite ayeke wara mingi ni 90-93% ti akozo ngangu ti kusala, na ngoi so aye ti silicium ayeke na peko ti mbaï na 70-85%.

Cycle ti fini: A-batterie ti dengo buze ayeke sara kua na a-cycle ti charge 800-1 200 na 80% ti ngangu ti ala. Graphite ayeke hon ndo ti fä so hio. A leke acomposite ti silicium na carbone ti londo na acycle 300-500 ti si na acycle 800-1 200 na lege ti akode ti lekengo na aye so a leke ni na popo ti ngu 2023-2025.

Na ngu 2024, wungo ti aye so a leke na anode asi na milliard 3,5 ti dollar na a leke ti si na milliard 14,7 ti dollar na ngu 2034, na wungo ni ayeke gue na li ni na 15,7% ngu oko oko a lingbi na tënë ti InsightAce Analytics. A yeke na lege ni ti tene a mû a-oto ti courant nga na a-échelle ti batango ngangu na ndo ti grille-.

Azo so ayeke sara kua na anode ayeke mû 10-15% ti nginza so a futa ti bata na acellule ti batterie ti lithium{7}}ion, tongana a haka ni na azo so ayeke sara kua na cathode so ayeke 30-40%. Na ngu 2024, ngere ti abatterie atï na 20% ti si na 115 dollar/kWh-so ayeke kota guengo na li ni ngbene ye na ngu 2017. BloombergNEF afa so ye so asi ndali ti so azo ayeke sara kua mingi na acellule, ala yeke sara kua nzoni pëpe nga ngere ti atênë ayeke kiri na gbe ni.Batterie ti lithium ayeke futa nginza mingi .na Chine asi na 94 dollar/kWh, na ngoi so ngere ti Amerika na ti Europe ague na li ni na 31% nga na 48%.

A yeke sara ngangu na ndo ti économie ti aye ti anode. Graphite so ayeke na lege ni ayeke futa nginza mingi pëpe ahon ti so a leke ni na synthèse ndali ti so a hunda ti sara kua na ni mingi pëpe. A-composite ti silicium-carbone ayeke fadeso ndulu na 750 000 CNY na tonne oko na Chine, na a hunda ti tene a kiri na ni na 110 000-170 000 CNY na tonne oko teti nzoni dutingo ti mosoro na tele ti graphite na 50 000-80 000 CNY na tonne oko.

Songo so ayeke na popo ti ngere ti anode na ngere ti batterie ayeke sara si aye ayeke ngangu mingi. Na ngoi so azo so ayeke sara abatterie ayeke sara si a marge ti ala angbâ ti sara kua nzoni na ngu 2025, a yeke sara ngangu na ndo ti azo so ayeke mû na ala aye ti kua. Azo so ayeke sara anode ayeke kiri tënë na lege so ala yeke sara si kua ti ala aga nzoni nga ala yeke gi ti wara ambeni ye so ayeke sara si a lingbi ti futa nginza mingi na lege ti anzoni ye so ala yeke sara.

Coût ti matière première ayeke changé mingi. Ngere ti carbonate ti lithium alondo na 70 000 dollar na tonne oko na ngu 2022 ti si na gbe ti 15 000 dollar na ngu 2024. Atâa so aye ti cathode ayeke na lithium mingi, achangement ti ngere so angbâ ti sara ngangu na ndo ti lekengo anode na lege ti nginza so a futa ti sara na a-électrolyte nga na kpale ti chaîne ti a-approvisionnement.

Chine ayeke na ngangu mingi na ndo ti lekengo aye ti anode, na a sara si a yeke wara akpale ti bungbingo aye so a pusu Departement ti Énergie ti Amerika nga na Commission européenne ti zia graphite so ayeke na yâ ti dunia tongana mbeni ye so ayeke kota mingi. Na ngu 2024, azo ti Chine so ayeke sara kua na anode ti graphite ayeke sara kua na ndulu na 90% ti anode ti graphite na ndo ti sese kue.

Ngangu ti salango ye ti azo ti mbage ti Ouest ayeke gue na li ni me angbâ gi kete. Azo ti Amerika ti Mbongo so ayeke sara kua ti lekengo aye tongana Syrah Resources, Graphite ti Mbongo, na Nouveau Monde ayeke leke a-appareil ti mungo na azo ye, legeoko nga na azo ti Europe so ayeke sara kua na ni so na popo ni a yeke wara Talga Resources nga na Vianode. A-effort so ayeke tingbi na akpale so alingbi na nginza so a futa ti sara na aye ti Chine na ngoi so a yeke sara ye alingbi na aye so a hunda ti tene a ngbâ lakue.

Na lege ti wungo ti SMM, wungo ti anode ti graphite so Chine asala asi na tonne kutu 1,845 na ngu 2024, so ti tene 14% na ndo ti ngu oko oko. Graphite ti artificiel ayeke 90,6% ti wungo ti aye so teti so azo so ayeke sala ni asala kusala na akode ti salango ye so ayeke na lege ni tongana graphitisation so ayeke gue na li ni ti kanga lege na nginza. Akangango lege so a kanga lege na tokuango graphite ti kodoro wande apusu ambeni client ti kodoro wande ti gue na mbage ti graphite so a leke ni na kode, na ye so asala si wungo ti azo so ayeke vo ni ague na li ni mingi ahon.

A-application nde nde ahunda ti tene a sara kua na anode nde nde.

Abatterie ti oto so ayeke na courant ayeke zia na kozo ndo wungo ti ngangu nga na chargengo ni hio. A-anode ti graphite so a zia na yâ ni silicium-amû maboko ti kono yâ ti yongo ti kpengo na kutukutu, na wungo ti silicium ayeke gue na li ni yeke yeke tongana a leke ti kono yâ ti volume ni. Tesla, BMW, na ambeni zo ti lekengo a-oto afa so ala yeke sara kua maboko na maboko na azo so ayeke sara a-anode ti silicium ti tene a sara kua na ni na popo ti ngu 2025-2027.

A-électronique ti consommation ayeke sara si densité ti énergie ni aduti nzoni nga na fini ti cycle ni nga na nzoni duti ti zo. A-smartphone nga na a-ordinateur ti maboko ayeke sala kusala mingi na a-anode ti graphite so a leke ni nzoni mingi so ayeke mû lege ti charge 500-1 000 na yâ ti angu mingi so zo asala kusala na ni.

A-système ti batango ngangu ti grille-scale agboto lê na ndo fini ti cycle nga na ngele na ndo ti densité ti ngangu teti so akangango lege ti ndo ayeke kota ye mingi pëpe. Azo so ayeke sara kua na a-application so ayeke sara kua mingi na a-cathode ti LFP (phosphate ti fer ti lithium) so abungbi ni na a-anode ti graphite ti tene a ngbâ lakue. Ambeni installation ayeke gi ti wara anode ti LTO na ndo so batango tele nga na dutingo na fini aninga asala si a futa nginza mingi.

Mbeni gingo nda ti ye so a sigigi na ni na yâ ti mbeti-sango Scientific Reports na février 2024 afa so a yeke sara anode na lege ti bio-na lege ti graphitisation catalytique ti biochar. Na salango kusala na mbeni ye ti salango na kusala so abungbi atênë ota (nickel, wen, na manganèse), awagingo nda ti ye awara 89,28% ti degré ti graphitisation na 73,95% ti wungo ti gbiango ye, na mungo mbeni ye so ayeke ngbâ lakue lakue na place ti graphite so a leke ni na pétrole-.

Azo so ayeke sara kua na a-anode ti silicium angbâ ti sara si a-anode ti silicium aga nzoni. Alege ni ayeke ti leke na a-nanofil ti silicium so abungbi na a-appareil ti bungbingo courant, ti kanga silicium na yâ ti a-coque ti graphène, nga ti leke a-core-a-coque ti akete kete ye. Groupe14 Technologies asala brevet ti mbeni ye so abungbi silicium-carbone so amû lege na 50% ti ngangu ti volumétrie ti ga kota ahon ti graphite ti kodoro.

A-technologie ti couche ti surface ayeke sara kua na instabilité ti couche ti SEI. Akota ye so ayeke bungbi aye tongana acide polyacrylique nga na cellulose carboxyméthyle ayeke sara si silicium achangé nzoni mingi ahon ti so a yeke sara ka na fluorure ti polyvinylidène. Afini ye so a zia na yâ ti électrolyte ayeke mû maboko ti leke acouche ti SEI so ayeke stable mingi so ayeke kanga lege na futingo na ngoi ti a-expansion-contraction.

Anode Material

Ti hinga ye na ndo ti aye ti anode ahunda ti bâ ambeni mbilimbili mesure ti kusala so afa tâ -sarango ye ti batterie ti dunia.

Mbeni batterie ti téléphone so ayeke na nginza mingi ayeke na gramme 15-20 ti aye ti anode. Na salango kusala na graphite so ayeke na tâ ngangu ti 350 mAh/g, ye so ayeke mû ndulu na 5,25-7 Wh ti ngangu kue ti batterie ni. Ti changé na mbeni 10% ti silicium so ayeke na 450 mAh/g ayeke sara si ye so ague na li ni ti si na 6,75-9 Wh-ndulu na mbeni guengo na li ni ti 20-25%.

Ngangu ti chargengo ye hio aluti mingi na ndo ti aye so ayeke na yâ ti anode. Graphite alingbi ti yeda na akota wungo ti charge so ayeke na tele ti 1C (charge ni kue na yâ ti ngbonga oko), na a leke ni nzoni mingi ti si na 2-3C. Aye ti silicium amû zendo ti wara même akota wungo ndali ti so lithium ayeke sara kua na ndo ti sese ahon ti tene a kangbi yâ ti aye so ayeke na yâ ti acouche ti graphite.

Température ti kusala ayeke nde nde na lege ti aye so a sala na kusala. A-anode ti graphite ayeke na yâ ti kpale ti tene a zia lithium na yâ ti ndowa so ayeke na gbe ti 0 degré , ndo so lithium ayeke lï dä tongana wen ahon ti tene a bungbi ni nzoni. Ye so ayeke ga na akpale ti securité. LTO abata kusala ti lo juska na -30 degré , na a sala si lo lingbi teti kusala na ndo so dê ayeke dä atâa so ngangu ti lo ayeke mingi pëpe.

Azo so ayeke sara abatterie ayeke bâ aye so a sara na anode na lege ti ambeni protocole so a leke ni nzoni. A-cycle ti formation na 0,1C aleke ngangu ti baseline na formation ti couche ti SEI. A yeke sara a-épreuve ti charge na ti décharge na courant so ayeke gue na li ni yeke yeke (0,5C, 1C, 2C, 3C) ti bâ wala a yeke mû ngangu na zo. A-épreuve ti fini ti cycle ayeke sara kua na a-cycle ti charge-decharge ngbangbo mingi ti si na saki mingi na a-taux nga na a-température so a fa ni.

Akota kode ti fango na gigi mara ti zo ayeke diffraction ti rayon X-ti bâ lege so a leke na a-cristal, microscopie électronique ti scanner ti hinga na lege wa akete kete ye ayeke na yâ ni, nga na spectroscopie ti impedance électrochimique ti hinga na lege wa a yeke gbu ngangu nga na lege so a yeke mû na charge. Amesure so ayeke mû maboko na azo so ayeke sara akungba ti leke kota ti akete kete ye, forme ti ala, ndo so ala yeke dä nga na aparamètre ti couche ni nzoni.

A kangbi yâ ti akota particule ni mbilimbili na ndo ti kusala. Akota particule ayeke sara si ndo ti sese ni aga kete, a yeke kanga lege na réaction ti kinétique me a yeke sara si kozo-cycle ni aga nzoni. Akete kete ye ayeke sara si a yeke sara ye mingi me ayeke sara si ndo ni ayeke mingi ndali ti ambeni ye so zo aye pëpe. Azo so ayeke sara ni ayeke gi mingi ti wara ambeni mbilimbili kangbingo yâ ti akota ye so a leke ni nzoni ndali ti kua ti ala, mingi ni na yâ ti akete micromètre 10-20 ndali ti graphite.

Azo so ayeke sara kua na anode angbâ ti gue na li ni hio na ngoi so wungo ti abatterie ayeke gue na li ni. Graphite ayeke ngbâ ande peut-être ti komande na yâ ti ngoi so ayeke ga ndali ti so lo yeke na aye ti nzoni na lege ti nginza nga na akota chaîne ti mungo ye. A yeke sara si silicium ni ayeke gue na li ni yeke yeke na ngoi so azo so ayeke sara ni ayeke leke akpale ti konongo ni. Azo ti peko -aye tongana wen ti lithium ayeke ku na yâ ti a-tuyau ti developpement ti wara alege ti lekengo akpale ti ala ti senda-ye.

Akota ye ti mungo ni

Azo so ayeke sara kua na anode ayeke sara si a-électrode so ayeke nzoni pëpe na yâ ti abatterie so oxidation ayeke si dä, na graphite ayeke fadeso na ngangu mingi na ndo ti 98% ti nginza ti lo ndali ti so lo yeke na ngangu ti sara kua na 372 mAh/g nga lo yeke futa nginza mingi pëpe .

Silicium ayeke mû ngangu ti théorie 10x na 3,600+ mAh/g me lo yeke tingbi na akpale ti kono yâ ti volume ti 300-400% so akanga lege na wungo ti silicium ti dengo buze ti si na gbe ti 8% na yâ ti astructure so abungbi aye mingi na ngu 2025 .

Na ngu 2024, ngere ti abatterie atï na 20% ti si na 115 dollar/kWh, na aye ti anode ayeke 10-15% ti nginza kue so a hunda ti vo na abatterie na a yeke wara ngangu na ndo ti ngere ni teti so azo so ayeke sara ni ayeke tiri na ndo ti marge .

Azo so ayeke sara kua na a-anode ayeke gue na li ni ti londo na 3,5 milliard ti dollar na ngu 2024 ti si na 14,7 milliard ti dollar na ngu 2034, ndali ti so azo ayeke mû a-oto so ayeke sara kua na courant nga na akota ndo ti batango ngangu .

Na pekoni, a leke ti tene a sara kua na a-anode ti silicium nga na a-anode ti wen ti lithium ti vo ni na popo ti ngu 2025-2027, na akota zo ti lekengo aye tongana LG Energy Solution nga na POSCO Future M ayeke mû li ni na yâ ti angangu so a sara ti leke na aye .