Le matériau de choix pour la fabrication de batteries au lithium-ion
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Août 2019
Cinq raisons pour lesquelles Hexoloy® SE est le matériau de choix pour la fabrication de batteries au lithium-ion
L'adoption croissante de véhicules électriques (VE) et la demande de stockage d'énergie à l'échelle du réseau sont deux raisons pour lesquelles les prévisionnistes prévoient que la demande annuelle de batteries lithium-ion atteindra 70 milliards de dollars d'ici 2022. Cela représente un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 24 % depuis 2017.
En plus des VE et du stockage, les batteries Li-ion sont omniprésentes dans l'électronique portable, l'équipement médical, les outils électriques et de nombreux autres produits. Les fournisseurs réagissent sur plusieurs fronts en développant de nouveaux produits chimiques pour les batteries pour une plus grande densité énergétique, en stimulant les efforts de recyclage et en augmentant la production de batteries.
Plusieurs chimies cathodiques sont disponibles pour fournir la combinaison optimale de densité d'énergie, de coût et de sécurité pour l'application cible. Certaines des formulations populaires incluent:
- LFP - phosphate de fer et de lithium (LiFePO4)
- NMC - oxyde de lithium nickel cobalt manganèse (LiNiCoMnO2)
- LCO - oxyde de lithium cobalt (LiCoO2)
- NCA - oxyde de lithium nickel cobalt aluminium (LiNiCoAlO2)
- OVM - oxyde de lithium et de manganèse (LiMn2O4)
Les fours à sole mobile (RHK) fonctionnant à des températures élevées sont cruciaux dans la fabrication des poudres cathodiques. Un RHK est un four à cuisson continue dans lequel un foyer constitué de rouleaux rotatifs déplace les produits à travers le four. En plus de leur utilisation dans la production de batteries Li-ion, les RHK sont utilisés pour produire de nombreux produits de consommation tels que la porcelaine et les carreaux.
Face à une demande croissante, les fabricants augmentent la production avec de nouveaux RHK plus grands qui nécessitent un plus grand diamètre et des rouleaux plus longs par rapport aux versions antérieures des fours. Ces rouleaux doivent également démontrer une longue durée de vie et une grande fiabilité avec des charges importantes.
Saint-Gobain Performance Ceramics & Refractories » Hexoloy® SE est un matériau de carbure de silicium (SiC) à grain fin (moins de 10 µm) autoadhésif qui combine une résistance exceptionnelle à un fonctionnement à haute température avec une résistance élevée à la corrosion chimique. Voici cinq raisons pour lesquelles le matériau Hexoloy® est idéal pour les RHK dans les applications de fabrication de batteries Li-ion.- Stabilité à haute température. Les températures RHK peuvent atteindre jusqu'à 1200 ° C (2192 ° F) pendant le processus de calcination des cathodes. La composition monophasée du matériau Hexoloy® SE lui permet de fonctionner jusqu'à 1600 ° C dans l'air et se traduit par un coefficient de dilatation thermique extrêmement faible (4.02 x 10-6 / ° C), ce qui le rend très stable dans les applications en environnement sévère.
- Haute conductivité thermique. La haute conductivité thermique des matériaux Hexoloy® SE (34.8 W / mK à 1200 ° C) le rend très résistant aux chocs thermiques.
- Dureté extrême. Hexoloy® SE SiC est l'un des matériaux haute performance les plus durs disponibles et est 50% plus dur que le carbure de tungstène. Sa densité est supérieure à 95% de la théorie et il est essentiellement imperméable sans l'utilisation d'imprégnants, ce qui signifie aucune contamination dans les applications de haute pureté. La minimisation de la contamination est essentielle à la fabrication de batteries de haute qualité: les particules métalliques sont particulièrement dommageables et peuvent produire des réactions indésirables et des courts-circuits dans les batteries finies.
- Haute résistance. Les rouleaux Hexoloy® SE SiC offrent une capacité de charge supérieure à celle du carbure de silicium infiltré de silicium (SiSiC); par conséquent, ces rouleaux sont généralement proposés avec des parois plus minces. Dans les grandes RHK, les rouleaux Hexoloy® SE SiC peuvent mesurer jusqu'à 50 mm de diamètre avec des parois de 7 à 8 mm d'épaisseur et des longueurs allant jusqu'à 3350 mm. La capacité d'atteindre la même résistance avec un rouleau plus léger et plus fin permet au concepteur d'augmenter l'efficacité énergétique avec des moteurs plus petits et moins chers qui utilisent moins de puissance.
- Résistance à la corrosion pratiquement universelle. Une résistance élevée à la corrosion prolonge la durée de vie du produit, réduit les coûts de maintenance et augmente la disponibilité. Les RHK dans la fabrication de batteries fonctionnent avec une variété de gaz: l'air, l'oxygène, l'azote, l'azote plus l'hydrogène et le CO2. De plus, certaines des nouvelles poudres cathodiques comprennent des produits chimiques corrosifs: le RHK doit être résistant à tous les différents gaz et formulations.
Les nombreuses propriétés souhaitables de l'Hexoloy® SE SiC en font le choix évident pour une utilisation dans les RHK des lignes de production de fabrication de batteries Li-ion.