Qu'est-ce que le carbone dur ?
Le carbone dur désigne les matériaux carbonés difficiles à graphitiser au-dessus de 2 500 °C. Son nom vient de sa grande dureté mécanique. Le carbone dur est généralement obtenu par traitement thermique entre 500 et 1 200 °C. Parmi les sources possibles, on trouve le carbone résineux (phénolique, époxy, alcool polyfurfurylique), le carbone pyrolytique (PVA, PVC, PVDF, PAN), le noir de carbone et le carbone de biomasse.
Le glucose et la cellulose sont des exemples de carbone de biomasse. Le carbone dur présente une structure désordonnée et un espacement interplanaire important de 0,37 à 0,40 nm. Cet espacement favorise l'insertion et l'extraction de Li⁺, ce qui lui confère une capacité spécifique élevée (jusqu'à 350 à 400 mAh/g). Il présente une bonne compatibilité avec les électrolytes à base de PC.
Cependant, la capacité irréversible initiale est élevée. Elle présente également des problèmes tels que l'hystérésis de tension. Actuellement, le carbone dur est utilisé directement comme matériau d'anode. Il peut également être mélangé au graphite pour améliorer les performances de charge rapide.
Qu'est-ce que le carbone mou ?
Le carbone mou fait référence aux matériaux en carbone qui sont faciles à graphitiser au-dessus de 2500 °C.
Les exemples incluent le coke en aiguilles, le coke de pétrole, la fibre de carbone et les microsphères de carbone.
Son degré de graphitisation est faible, mais l'alignement des couches est meilleur que celui du carbone dur.
L'espacement interplanaire est d'environ 0,34 à 0,35 nm.
Cette valeur est supérieure à celle du graphite idéal. Le carbone tendre offre de bonnes performances de vitesse.
Cependant, sa capacité spécifique est plus faible (250–300 mAh/g) et la tension de sortie est également faible.
Il manque un plateau de charge-décharge clair. Le carbone mou est rarement utilisé directement comme matériau d'anode. Il sert plutôt de matière première pour le graphite artificiel. Il est également utilisé comme revêtement pour améliorer la conductivité et la cinétique.
Schéma des microstructures en carbone dur et en carbone mou
Selon des données faisant autorité, les expéditions mondiales de matériaux d'anode ont atteint 1,789 million de tonnes en 2023. La Chine a contribué à hauteur de 1,667 million de tonnes, soit 93,21 TP3T du total mondial.
Plus de 901 TP3T de matériaux d'anode sont produits en Chine. Par structure de produit, le graphite artificiel domine, représentant près de 801 TP3T. Le graphite naturel représente environ 201 TP3T. Les autres matériaux d'anode ne représentent qu'une faible part.
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