Les véhicules électriques accusent un retard par rapport aux véhicules thermiques dans des domaines clés, empêchant par la même occasion leur développement à une plus grande échelle.
Les nanotubes de graphène TUBALL™ (également appelés nanotubes de carbone mono-feuillets) sont la solution au défi de l’amélioration des paramètres de batteries LI-Ion telles que la densité énergétique, la vitesse de charge, la durée de vie et le coût.
Le problème principal et non résolu de la silice est son expansion lors de la charge et de la décharge de la batterie, qui conduit à des fissures et à une perte de contact entre les particules de matériau silice.
Les nanotubes de graphène TUBALL™ recouvrent la surface des particules de silice et créent entre elles des liaisons hautement conductrices et solides. Ces connexions sont si étroites, longues, conductrices et solides que même lorsque les particules de silice dans l'anode se dilatent et que le matériau commence à se fissurer, les particules restent étroitement liées les unes aux autres grâce aux nanotubes de graphène TUBALL™. Cela évite la défaillance de l'anode – une durée de vie considérablement prolongée est suffisante pour répondre même aux exigences les plus strictes des fabricants de véhicules éléctriques.
Les principaux fabricants de batteries LI-Ion ont prouvé que les nanotubes TUBALL™ peuvent aujourd'hui créer des anodes contenant 20 % de SiO et ainsi atteindre des densités énergétique record allant jusqu'à 300 Wh/kg et 800 Wh/L. Ces éléments de batterie peuvent être +15 % plus performantes que les meilleures éléments de batterie LI-Ion du marché!
Les résultats du groupe R&D OCSiAl montrent qu'il est possible d'augmenter la teneur en SiO des anodes jusqu'à 90 %, ce qui aboutit à une énergie spécifique de 350 Wh/kg et 1 350 Wh/L.
Grâce à leurs propriétés uniques, les nanotubes de graphène surclassent la concurrence et offrent des améliorations significatives dans les performances des batterie LI-Ion en termes de puissance de décharge, de densité énergétique et d'adhérence et de sécurité. De telles améliorations des performances des cathodes de batterie LI-Ion ne peuvent être démontrées par aucun additif conducteur conventionnel tel que le noir de carbone ou les nanotubes de carbone multi-feuillets.
En savoir plus sur TUBALL™ dans anodes et cathodes.
OCSiAl, le plus grand fabricant mondial de nanotubes de graphène (nanotubes de carbone mono-feuillets), a développé des solutions clées en main pour les anodes, ainsi que pour les cathodes. TUBALL™ BATT contient des nanotubes hautement dispersés dans l'eau ou le NMP et peut être simplement mélangé en utilisant un processus de fabrication standard.
Electric car rEVolution: why graphene nanotubes will be inside next-gen batteries
How do nanotubes work inside an electrode?
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The pitch-derived soft carbon and SWCNTs provided an excellent conductivity, and the porous structure of the composite accommodated the stress produced by the Si expansion.
High thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1).
The all‐nanomat full cell shows exceptional improvement in battery energy density – 479 Wh/kg battery, and Si-anode capacity – 1166 mAh/g.
The use of SWCNT conductive additive enables graphite-free SiO electrodes with 74% higher volumetric energy and superior full-cell cycling compared to graphite electrodes.
Areal capacities greater than 10 mAh/cm2 and volumetric capacities greater than 1400 mAh/cm3 can be achieved.
Replacing Denka black with SWCNT allows to reduce the carbon content to 0.2 wt% to further increase the energy density, and 2 wt% of PVDF was shown to benefit the cycling stability due to the mitigated PVDF-induced side reactions from its direct contact with NCA particles.
