1. Domaines d'application des anodes de batteries au lithium :
Actuellement, les matériaux d'anode commercialisés sont principalement le graphite naturel et le graphite artificiel. Le coke d'aiguilles, facilement graphitisable, est une matière première de haute qualité pour la production de graphite artificiel. Après graphitisation, il présente une structure fibreuse marquée et une bonne microstructure graphitique. Dans le sens de la longueur des particules, il offre une conductivité électrique et thermique élevée ainsi qu'un faible coefficient de dilatation thermique. Le coke d'aiguilles est broyé, trié, mis en forme, granulé et graphitisé pour obtenir un graphite artificiel présentant un haut degré de cristallinité et de graphitisation, et une structure lamellaire proche de celle du graphite parfait.
L'industrie des véhicules à énergies nouvelles a connu un développement rapide ces dernières années. De janvier à septembre 2022, la production cumulée de batteries en Chine a atteint 372 GWh, soit une augmentation de 176 % par rapport à la même période de l'année précédente. L'Association automobile chinoise prévoit que les ventes totales de véhicules électriques atteindront 5,5 millions d'unités en 2022, et que le taux de pénétration des véhicules électriques dépassera 5,5 millions,20 % sur l'ensemble de l'année. Sous l'effet de la « ligne rouge » internationale interdisant les moteurs à combustion et de la politique nationale de « double objectif carbone », la demande mondiale de batteries au lithium devrait atteindre 3 008 GWh en 2025, et la demande de coke d'aiguille s'élèvera à 4,04 millions de tonnes.
2. Domaines d'application des électrodes en graphite :
Le coke d'aiguilles est un matériau de haute qualité pour la fabrication d'électrodes en graphite haute/très haute puissance. Il présente une structure fibreuse bien développée et un rapport longueur/largeur des particules élevé. Lors du moulage par extrusion, le grand axe de la plupart des particules est aligné avec la direction d'extrusion. L'utilisation du coke d'aiguilles pour la production d'électrodes en graphite haute/très haute puissance offre de nombreux avantages : faible résistivité, faible coefficient de dilatation thermique, forte résistance aux chocs thermiques, faible consommation d'électrodes et densité de courant admissible élevée. Les cokes d'aiguilles d'origine charbonnière et pétrolière présentent des caractéristiques de performance spécifiques. Lors de la comparaison des performances du coke d'aiguilles, outre la masse volumique réelle, la masse volumique tassée, la résistivité de la poudre, la teneur en cendres, en soufre et en azote, et en plus des indicateurs de performance conventionnels tels que le rapport d'aspect et la granulométrie, il convient également de s'intéresser au coefficient de dilatation thermique, à la résistivité, à la résistance à la compression, à la masse volumique apparente, à la masse volumique réelle, à la dilatation volumique, à l'anisotropie, à l'état non inhibé, ainsi qu'à l'analyse et à l'évaluation d'indicateurs caractéristiques tels que les données de dilatation à l'état contraint, la plage de température lors de la dilatation et de la contraction, etc. Ces indicateurs caractéristiques sont essentiels pour ajuster les paramètres de fabrication des électrodes en graphite et pour contrôler leurs performances. Globalement, les performances du coke d'aiguilles issu du pétrole sont légèrement supérieures à celles du coke d'aiguilles issu du charbon.
Les entreprises étrangères du secteur du carbone privilégient souvent le coke d'aiguilles de pétrole de haute qualité comme matière première principale pour la production à grande échelle d'électrodes en graphite UHP et HP. Les entreprises japonaises utilisent également du coke d'aiguilles issu du charbon, mais uniquement pour la production d'électrodes en graphite de diamètre inférieur à 600 mm. Bien que la production industrielle de coke d'aiguilles en Chine soit plus récente qu'à l'étranger, elle s'est développée rapidement ces dernières années et commence à se structurer. Actuellement, les électrodes en graphite haute puissance en Chine sont principalement composées de coke d'aiguilles issu du charbon. En termes de production totale, les unités de production nationales de coke d'aiguilles peuvent globalement satisfaire les besoins des entreprises du secteur du carbone en matière d'électrodes en graphite haute et ultra-puissance. Cependant, la qualité du coke d'aiguilles reste inférieure à celle des entreprises étrangères. Les matières premières pour la production à grande échelle d'électrodes en graphite ultra-haute puissance dépendent encore du coke d'aiguilles importé, notamment pour la fabrication des joints d'électrodes haute et ultra-puissance.
En 2021, la production nationale d'acier atteindra 1,037 milliard de tonnes, dont moins de 10 % proviendront de fours électriques. Le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information prévoit de porter la part de la production d'acier par fours électriques à plus de 15 % d'ici 2025. L'Association nationale du fer et de l'acier anticipe un taux de 30 % en 2050 et de 60 % en 2060. L'augmentation de la part des fours électriques dans la production d'acier stimulera directement la demande d'électrodes en graphite et, par conséquent, celle de coke d'aiguille.
Date de publication : 23 novembre 2022