Constructeur de cellule

Choisissez une cathode et une anode pour construire une cellule. La page équilibre leurs capacités avec le rapport N/P et estime la tension, la capacité, l'énergie et la courbe de décharge de la cellule, à l'échelle des matériaux.

Type de batterie

Cathode

Oxyde de lithium-cobalt · LiCoO₂ · ≈3,8 V · ≈140–150 mAh/g^{[32, 33, 34]}

Anode

Graphite · C₆ → LiC₆ · ≈0,1–0,2 V (plateaux de staging) · ≈350–360 mAh/g^{[32, 42]}

Rapport N/P (capacité de l'anode ÷ capacité de la cathode)1,10

Tension moyenne de la cellule≈3,70 VGraphite | LCO

Capacité≈101 mAh/gmAh par g de matière active

Énergie spécifique≈374 Wh/kgWh par kg de matière active

Masse d'anode0,47 gpar g de cathode · 32 % de la matière active

Mode de calcul

m_anode = N/P × Q_c ÷ Q_a = 1,10 × 148 ÷ 350 = 0,47 g
Q = Q_c ÷ (1 + m_anode) = 148 ÷ 1,47 = 101 mAh/g
V = V_c − V_a = 3,80 − 0,10 = 3,70 V
E = Q × V = 101 × 3,70 = 374 Wh/kg

Pour 1 g de cathode. Q_c, Q_a : capacités pratiques typiques (mAh/g). V_c, V_a : potentiels moyens vs Li/Li⁺.

Courbe de décharge

Cellule (cathode − anode)
Cathode LCO (vs Li/Li⁺)
Anode Graphite (vs Li/Li⁺)

Afficher la courbe sous forme de tableau

Décharge (%)	Capacité (mAh/g)	Cathode (V)	Anode (V)	Cellule (V)
0	0	4,25	0,09	4,16
10	10	4,06	0,09	3,97
20	20	4,00	0,09	3,91
30	30	3,96	0,09	3,87
40	40	3,94	0,10	3,84
50	51	3,92	0,14	3,78
60	61	3,90	0,14	3,76
70	71	3,89	0,15	3,74
80	81	3,85	0,19	3,66
90	91	3,77	0,22	3,56
100	101	3,00	0,80	2,20

Estimation à l'échelle des matériaux. Les capacités et tensions moyennes sont les valeurs typiques de la littérature de la page Matériaux d'électrode ; une vraie cellule est en dessous, car les collecteurs de courant, le séparateur, l'électrolyte et le boîtier ajoutent de la masse sans stocker de charge. Les formes de courbe sont schématiques, à faible régime et sans polarisation, et les pertes comme le lithium consommé par la SEI au premier cycle sont ignorées.

Pourquoi le rapport N/P compte

N/P est la capacité de l'anode divisée par celle de la cathode. Il influe à la fois sur la densité d'énergie et sur les performances à long terme d'une cellule^[50]. Tout le lithium cyclable vient de la cathode : avec un N/P supérieur à 1, l'anode n'est donc jamais complètement remplie en fin de charge. Sa capacité en trop reste inutilisée du côté entièrement lithié, proche de 0 V, là où le dépôt de lithium peut se produire^[54]. Le prix à payer est une masse d'anode supplémentaire, qui réduit la capacité et l'énergie par gramme : déplacez le curseur pour le voir.

Sources: [32] Nitta et al. (2015) · [33] Mizushima et al. (1980) · [34] Lin et al. (2012) · [42] Dahn et al. (1991) · [50] Luo et al. (2022) · [54] Waldmann et al. (2018)