Brevet FR3137503A1 — publié le 20240105

La présente invention divulgue un procédé de préparation d’un matériau d’anode en carbone dur et son utilisation. L’amidon est mélangé avec de la nano-silice, le mélange obtenu est traité thermiquement à une température allant de 150°C à 240°C sous une atmosphère inerte, le premier produit fritté obtenu est traité thermiquement à une température allant de 180°C à 220°C sous une atmosphère contenant de l’oxygène, le deuxième produit fritté est séparé de manière cyclonique pour éliminer la nano-silice afin d’obtenir des microsphères préoxydées à base d’amidon, et les microsphères préoxydées à base d’amidon subissent un traitement de carbonisation sous une atmosphère inerte pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Dans la présente invention, les particules de silice peuvent être adsorbées sur la surface de la matière première d’amidon, et la réticulation se produit entre les chaînes moléculaires d’amidon au cours du processus de traitement thermique, et sous la barrière du dioxyde de silicium, les particules d’amidon ne seront pas réticulées mais fusionnées pour former une structure sphérique. L’introduction d’atomes d’oxygène au cours du processus de préoxydation produit une lacune d’oxygène et augmente les sites actifs pour le stockage d’ions sodium après la carbonisation, augmentant ainsi la capacité réversible des batteries au sodium-ion. PROCÉDÉ DE PRÉPARATION D’UN MATÉRIAU D’ANODE EN CARBONE DUR ET UTILISATION DE CELUI-CI DOMAINE La présente demande se rapporte au domaine technique des matériaux d’anode pour batteries, en particulier à un procédé de préparation d’un matériau d’anode en carbone dur et à son utilisation. ARRIÈRE-PLAN Avec le développement rapide des appareils électroniques mobiles, du stockage d’énergie en réseau et des véhicules électriques, les batteries au Li-ion ont occupé une position centrale sur le marché des nouvelles énergies. Bien que les batteries au lithium-ion (LiB) soient actuellement les exigences les plus compatibles avec une application pratique, les batteries au sodium-ion (SiB) naissantes deviennent progressivement une solution pour remplacer les batteries au lithium-ion, compte tenu de la rareté et de la limitation des ressources de lithium. Le sodium et le lithium ont des propriétés physico-chimiques similaires, et le sodium est très abondant dans la nature et son prix est bon marché. En résumé, le sodium est actuellement l’élément le plus souhaitable pour remplacer le lithium dans les batteries rechargeables pour des systèmes de stockage d’énergie, et les matériaux d’électrode avancés sont la clé du développement des batteries au sodium-ion. Au cours des dernières années, de nombreux excellents matériaux d’électrode positive pour les SiB, tels que les oxydes de métaux de transition en couches, les composés de polyphosphate et les analogues du bleu de Prusse, ont été développés. Cependant, en termes de sélection des matériaux d’anode, les anodes en graphite utilisées pour la commercialisation de batteries au lithium-ion ne sont pas suffisantes pour le stockage de sodium. Par conséquent, le développement d’excellents matériaux d’anode est devenu le défi le plus sérieux pour les applications de la batterie au sodium-ion. Parmi les directions les plus prometteuses à ce jour, le carbone dur a suffisamment de sites de stockage de sodium et a été identifié comme le matériau d’anode préféré pour des batteries au sodium-ion (SiB) commerciales. Cependant, les matériaux d’anode en carbone dur rapportés dans l’art antérieur souffrent toujours d’un faible rendement initial, d’une faible capacité, d’un processus de production complexe et d’un coût de production élevé, ce qui limite sérieusement le développement et l’application commerciale des batteries au sodium-ion. RÉSUMÉ La présente demande a pour but de résoudre au moins un des problèmes techniques de l’art antérieur décrits ci-dessus. À cet effet, la présente demande fournit un procédé de préparation d’un matériau d’anode en carbone dur et son utilisation. Selon un aspect de la présente demande, un procédé de préparation d’un matériau d’anode en carbone dur est fourni, comprenant les étapes suivantes : S1 : le mélange de l’amidon avec de la nano-silice et la réalisation d’un traitement thermique sur le mélange obtenu à une température allant de 150°C à 240°C sous une atmosphère inerte pour obtenir un premier produit fritté ; S2 : la réalisation d’un traitement thermique sur le premier produit fritté à une température allant de 180°C à 220°C sous une atmosphère contenant de l’oxygène pour obtenir un deuxième produit fritté ; S3 : la séparation cyclonique du deuxième produit fritté pour éliminer la nano-silice, afin d’obtenir des microsphères préoxydées à base d’amidon ; et S4 : la réalisation d’un traitement de carbonisation sur les microsphères préoxydées à base d’amidon sous une atmosphère inerte pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S1, l’amidon a une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm, et la nano-silice a une taille de particules allant de 5 nm à 50 nm. En outre, la nano-silice peut être de la silice fumée. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S1, un rapport massique de l’amidon sur la nano-silice est de 100:(0,5-10). Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S1, le traitement thermique est réalisé pendant 3h à 20h. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S1, la température est élevée jusqu’à une température cible du traitement thermique à une vitesse allant de 0,5°C/min à 15°C/min. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, le traitement thermique à l’étape S2 est : le placement du premier produit fritté dans un dispositif de réaction, l’introduction d’un gaz contenant de l’oxygène pour effectuer une purge pendant 30 min à 120 min, puis le chauffage jusqu’à une température cible pour le traitement thermique. En outre, la température est élevée jusqu’à la température cible du traitement thermique à une vitesse allant de 0,5°C/min à 10°C/min. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S2, le traitement thermique est réalisé pendant 4h à 24h. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S3, les microsphères préoxydées à base d’amidon obtenues après la séparation cyclonique sont à nouveau séparées de manière cyclonique, et la séparation cyclonique est répétée 2 fois à 8 fois selon le processus ci-dessus. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S4, le traitement de carbonisation est réalisé à une température allant de 1000°C à 1600°C. En outre, la température est élevée jusqu’à la température cible du traitement de carbonisation à une vitesse allant de 0,5°C/min à 10°C/min. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S4, le traitement de carbonisation est : le placement des microsphères préoxydées à base d’amidon dans un four de carbonisation à haute température, l’introduction d’un gaz inerte pour effectuer une purge pendant 30 min à 120 min, puis le chauffage jusqu’à une température cible pour le traitement de carbonisation. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, à l’étape S4, le traitement de carbonisation est réalisé pendant 1h à 5h. Dans certains modes de réalisation de la présente demande, le matériau d’anode en carbone dur a une surface spécifique allant de 2 m 2 /g à 4 m 2 /g et une taille de particules D50 allant de 5 μm à 10 μm. La présente demande fournit en outre l’utilisation du procédé de préparation ci-dessus dans la préparation de batteries au sodium-ion. Selon un mode de réalisation préféré de la présente demande, il présente au moins les effets bénéfiques suivants. 1. Dans la présente demande, en mélangeant simplement de l’amidon avec de la nano-silice, les particules de silice peuvent être facilement adsorbées sur la surface du matériau d’amidon, formant une structure semblable à des « micelles ». Au cours du processus de traitement thermique, la liaison hydrogène entre les molécules d’amidon se rompt pour former une liaison éther, ce qui entraîne une réticulation entre les chaînes de molécules d’amidon, mais sous la barrière de silice, les particules d’amidon ne se réticulent pas et ne fusionnent pas, et les molécules de matière première forment une structure sphérique avec moins d’énergie de surface par réarrangement moléculaire. Au contraire, si de la silice n’est pas ajoutée, les particules de matière première d’amidon pur manquent d’interaction moléculaire avec les particules de silice, ce qui permet aux molécules de matière première de s’écouler facilement et de fusionner avec d’autres molécules, générant un produit en forme de pile avec moins d’énergie de surface-carbone en mousse, ce qui rend facile l’augmentation du film SEI et conduit au problème d’une capacité spécifique et d’un rendement initial plus faibles. 2. Dans la présente demande, la matière première est préoxydée, et la liaison C=O ou la liaison C-O est générée pendant le processus de préoxydation, et les lacunes d’oxygène générées par l’introduction d’atomes d’oxygène après la carbonisation augmentent les sites actifs de stockage d’ions sodium, augmentant ainsi la capacité réversible des batteries au sodium-ion. De plus, il existe des pores sur la surface de la poudre d’amidon elle-même, et après préoxydation, les molécules d’oxygène impliquées dans la réaction vont remplir des pores plus gros, réduisant ainsi les défauts et jouant un effet réparateur, et réduisant la surface spécifique du matériau en carbone dur. 3. Dans la présente demande, les microsphères préoxydées à base d’amidon et la silice sont séparées par un simple procédé de séparation par cyclone, le processus de séparation est simple et l’effet de séparation est remarquable. 4. La présente demande présente moins d’étapes de processus, un processus simple, une faible consommation d’énergie, un haut degré de fonctionnement et un faible coût de production, ce qui est respectueux de l’environnement et adapté à une production à grande échelle. La présente demande est décrite de manière plus détaillée ci-dessous en conjonction avec les dessins et exemples joints. La est un diagramme SEM d’un matériau d’anode en carbone dur préparé selon l’Exemple 1 de la présente demande ; La est un diagramme DRX du matériau d’anode en carbone dur préparé selon l’Exemple 1 de la présente demande ; et La est la courbe de charge et de décharge du matériau d’anode en carbone dur préparé selon l’Exemple 1 de la présente demande. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Ce qui suit sera une description claire et complète de la conception de la présente demande et des effets techniques produits en conjonction avec les exemples, afin de bien comprendre le but, les caractéristiques et les effets de la présente demande. Apparemment, les exemples décrits ne sont qu’une partie des exemples de la présente demande, pas tous. Sur la base des exemples de la présente demande, d’autres exemples obtenus par l’homme du métier sans travail de création entrent dans le cadre de protection de la présente demande. Exemple 1 Un matériau d’anode en carbone dur a été préparé selon le présent exemple, qui comprenait les étapes suivantes. (1) De l’amidon avec une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm et de la nano-silice (5 nm à 50 nm) ont été mélangés selon un rapport massique de 100:0,5 dans un mélangeur à grande vitesse pendant 5 minutes pour obtenir l’amidon mélangé. (2) L’amidon mélangé avec de la nano-silice obtenu de l’étape (1) a été placé dans un four tubulaire et chauffé jusqu’à 220°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min sous la protection de N 2, a subi un traitement thermique thermostatique pendant 8h, et refroidi jusqu’à la température ambiante pour obtenir un premier produit fritté. (3) Les microsphères à base d’amidon obtenues de l’étape (2) ont été placées dans un four tubulaire, purgées en introduisant de l’air pendant 30 min, et ont été encore chauffées jusqu’à la température cible de 200°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min après 30 min de purge, ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible pendant 12h, et refroidies à la température ambiante pour obtenir un deuxième produit fritté mélangé avec de la nano-silice. (4) Le deuxième produit fritté obtenu de l’étape (3) a été séparé à travers un séparateur à cyclone pour obtenir de la silice des microsphères préoxydées à base d’amidon, et les microsphères préoxydées à base d’amidon ont été encore séparées par séparation cyclonique pendant 2 fois pour éliminer la silice des microsphères préoxydées à base d’amidon, afin d’obtenir des microsphères préoxydées à base d’amidon d’une pureté de 99,7%. (5) Les microsphères préoxydées à base d’amidon obtenues à l’étape (4) ont été placées dans un four de carbonisation à haute température, purgées en introduisant du N 2 pendant 30 min, chauffées jusqu’à la température cible de 1400°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min, et ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible et sous une atmosphère de N 2 pendant 2h pour éliminer les groupes fonctionnels contenant de l’oxygène et l’eau liée dans le matériau, où la structure est en outre réarrangée, et refroidie jusqu’à la température ambiante pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. La montre le diagramme SEM du matériau d’anode en carbone dur préparé selon l’Exemple 1, à partir duquel on peut voir que la morphologie du matériau était des particules sphéroïdes à bords arrondis. La montre le diagramme XRD du matériau d’anode en carbone dur préparé selon l’Exemple 1, à partir duquel on peut voir qu’environ 24° correspondaient au plan cristallin du pic de diffraction (002), la largeur du demi-pic était plus grande et l’angle était plus petit, indiquant que le désordre de ce matériau de carbone dur était plus élevé, et l’espacement calculé entre les couches d=0,37 nm était favorable au stockage et à la libération des ions sodium. Exemple 2 Un matériau d’anode en carbone dur a été préparé selon le présent exemple, qui comprenait les étapes suivantes. (1) De l’amidon avec une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm et de la nano-silice (5 nm à 50 nm) ont été mélangés selon un rapport massique de 100:1 dans un mélangeur à grande vitesse pendant 5 minutes pour obtenir l’amidon mélangé. (2) L’amidon mélangé avec de la nano-silice obtenu de l’étape (1) a été placé dans un four tubulaire et chauffé jusqu’à 220°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min sous la protection de N 2, a subi un traitement thermique thermostatique pendant 8h, et refroidi jusqu’à la température ambiante pour obtenir un premier produit fritté. (3) Les microsphères à base d’amidon obtenues de l’étape (2) ont été placées dans un four tubulaire, purgées en introduisant de l’air pendant 30 min, et ont été encore chauffées jusqu’à la température cible de 200°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min après 30 min de purge, ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible pendant 12h, et refroidies jusqu’à la température ambiante pour obtenir un deuxième produit fritté mélangé avec de la nano-silice. (4) Le deuxième produit fritté obtenu de l’étape (3) a été séparé à travers un séparateur à cyclone pour obtenir de la silice et des microsphères préoxydées à base d’amidon, et les microsphères préoxydées à base d’amidon ont été encore séparées par séparation cyclonique pendant 4 fois pour éliminer la silice des microsphères préoxydées à base d’amidon, afin d’obtenir des microsphères préoxydées à base d’amidon d’une pureté de 99,6%. (5) Les microsphères préoxydées à base d’amidon obtenues à l’étape (4) ont été placées dans un four de carbonisation à haute température, purgées en introduisant du N 2 pendant 30 min, chauffées jusqu’à la température cible de 1400°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min, et ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible et sous une atmosphère de N 2 pendant 2h, et refroidies jusqu’à la température ambiante pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Exemple 3 Un matériau d’anode en carbone dur a été préparé selon le présent exemple, qui comprenait les étapes suivantes. (1) De l’amidon avec une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm et de la nano-silice (5 nm à 50 nm) ont été mélangés selon un rapport massique de 100:3 dans un mélangeur à grande vitesse pendant 5 minutes pour obtenir l’amidon mélangé. (2) L’amidon mélangé avec de la nano-silice obtenu de l’étape (1) a été placé dans un four tubulaire et chauffé jusqu’à 220°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min sous la protection de N 2, a subi un traitement thermique thermostatique pendant 8h, et refroidi jusqu’à la température ambiante pour obtenir un premier produit fritté. (3) Les microsphères à base d’amidon obtenues de l’étape (2) ont été placées dans un four tubulaire, purgées en introduisant de l’air pendant 30 min, et ont été encore chauffées jusqu’à la température cible de 200°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min après 30 min de purge, ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible pendant 12h, et refroidies jusqu’à la température ambiante pour obtenir le deuxième produit fritté mélangé avec de la nano-silice. (4) Le deuxième produit fritté obtenu de l’étape (3) a été séparé à travers un séparateur à cyclone pour obtenir de la silice et des microsphères préoxydées à base d’amidon, et les microsphères préoxydées à base d’amidon ont été encore séparées par séparation cyclonique pendant 6 fois pour éliminer de la silice des microsphères préoxydées à base d’amidon, afin d’obtenir des microsphères préoxydées à base d’amidon d’une pureté de 99,5%. (5) Les microsphères préoxydées à base d’amidon obtenues à l’étape (4) ont été placées dans un four de carbonisation à haute température, purgées en introduisant du N 2 pendant 30 min, chauffées jusqu’à la température cible de 1400°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min, et ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible et sous une atmosphère de N 2 pendant 2h, et refroidies jusqu’à la température ambiante pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Exemple de contraste 1 Un matériau d’anode en carbone dur a été préparé selon le présent exemple de contraste, qui diffère de l’Exemple 1 en ce qu’aucune nano-silice n’a été ajoutée. Le processus spécifique était comme suit. (1) De l’amidon avec une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm a été pris comme matière première, placé dans un four tubulaire, chauffé jusqu’à 220°C avec une vitesse de chauffage de 5°C/min sous la protection de N 2, a subi un traitement thermique thermostatique pendant 8h, et refroidi jusqu’à la température ambiante pour obtenir un premier matériau fritté grumeleux. (2) Le premier matériau fritté grumeleux obtenu de l’étape (1) a été broyé sous forme de particules de 4 μm à 7 μm, purgé en introduisant de l’air pendant 30 min et a été encore chauffé jusqu’à la température cible de 200°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min après 30 min de purge, a subi un traitement thermique thermostatique à la température cible pendant 12h, et refroidi jusqu’à la température ambiante, pour obtenir le deuxième matériau fritté grumeleux préoxydé. (3) Le deuxième matériau fritté grumeleux préoxydé obtenu de l’étape (2) a été broyé sous forme de particules de 4 μm à 7 μm, placé dans un four de carbonisation à haute température, purgé en introduisant du N 2 pendant 30 min, chauffé jusqu’à la température cible de 1400°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min, et a subi un traitement thermique thermostatique à la température cible et sous une atmosphère de N 2 pendant 2h, et refroidi jusqu’à la température ambiante, pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Exemple de contraste 2 Un matériau d’anode en carbone dur a été préparé selon le présent exemple de contraste, qui diffère de l’Exemple 1 en ce qu’aucune préoxydation n’a été effectuée. Le processus spécifique était comme suit. (1) De l’amidon avec une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm et de la nano-silice (5 nm à 50 nm) ont été mélangés selon un rapport massique de 100:0,5 dans un mélangeur à grande vitesse pendant 5 minutes pour obtenir l’amidon mélangé. (2) L’amidon mélangé avec de la nano-silice obtenu de l’étape (1) a été placé dans un four tubulaire et chauffé jusqu’à 220°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min sous la protection de N 2, a subi un traitement thermique thermostatique pendant 8h, et refroidi jusqu’à la température ambiante pour obtenir des premières microsphères à base d’amidon frittées. (3) Les premières microsphères à base d’amidon frittées obtenues de l’étape (2) ont été séparées par un séparateur à cyclone pour obtenir de la silice et des microsphères à base d’amidon, et les microsphères à base d’amidon ont été encore séparées par séparation cyclonique pendant 2 fois pour éliminer la silice des microsphères à base d’amidon, afin d’obtenir des microsphères à base d’amidon d’une pureté de 99,4%. (4) Les microsphères à base d’amidon obtenues à l’étape (3) ont été placées dans un four de carbonisation à haute température, purgées en introduisant du N 2 pendant 30 min, chauffées jusqu’à la température cible de 1400°C à une vitesse de chauffage de 5°C/min, et ont subi un traitement thermique thermostatique à la température cible et sous une atmosphère de N 2 pendant 2h, et refroidies jusqu’à la température ambiante pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Propriétés physicochimiques Le Tableau 1 montre la comparaison de la surface spécifique des échantillons préparés selon les Exemples 1, 2 et 3 et les exemples de Contraste 1 et 2. Dans l’exemple de Contraste 1, aucun mélange avec la nano-silice n’a été réalisé, la fusion entre les particules de matériau s’est produite au cours des premier et deuxième processus de frittage, produisant ainsi du carbone grumeleux ou même du carbone en mousse .Afin d’être préparé sous forme de poudre, le carbone grumeleux ou le carbone en mousse doit être broyé à plusieurs reprises, ce qui entraînera des défauts sur la surface des particules de matériau pendant le processus de broyage, augmentant ainsi la surface spécifique. La différence entre l’exemple de Contraste 2 et l’Exemple 1 était que les microsphères à base d’amidon après le premier frittage n’étaient pas préoxydées et étaient directement carbonisées à haute température, et certains défauts de la poudre n’étaient pas réparés en l’absence de traitement de préoxydation, et la surface spécifique du produit fini correspondant était plus grande que celle du produit préoxydé. Tableau 1 Données de test sur la taille de particules et la surface spécifique des matériaux d’anode en carbone dur selon les exemples et les échantillons selon les exemples de contraste Échantillon Taille de particules D50 (μm) Surface spécifique (m 2 /g) Exemple 1 8,51 3,53 Exemple 2 7,98 2,93 Exemple 3 8,58 2,68 Exemple de contraste 1 5,25 11,27 Exemple de contraste 2 8,13 23,35 Exemple de Test Les échantillons préparés selon les Exemples 1, 2 et 3 et les exemples de Contraste 1 et 2 ont été respectivement assemblés dans une pile bouton pour tester les propriétés électrochimiques des échantillons .L’électrode positive de la pile était un flocon de sodium, l’anode de la pile était entièrement constituée de matériau actif, le rapport du matériau d’anode était le matériau actif (90% en volume), le noir d’acétylène (5% en volume), le fluorure de polyvinylidène (5% en volume) (PVDF), [PVDF:NMP(N-méthylpyrrolidone)=1:10, le solvant était un système triple de EC (carbonate d’éthylène), de DMC (carbonate de diméthylvinyle) et de EMC (carbonate de méthyléthyle), l’électrolyte était une solution avec une concentration en LiPF 6 de 1 mol/L (où le rapport volumique de EC, de DMC et de EMC était de 1:1:1), et la pile bouton a été préparée dans une boîte à gants remplie de gaz argon. Les tests de charge et de décharge de la pile ont été réalisés sur le système de batterie LAND avec une plage de tension de charge et de décharge de 0 à 2 V. Les résultats des tests sont présentés dans le Tableau 2. Tableau 2 Données de test de performance électrochimique des matériaux d’anode en carbone dur selon les exemples et les échantillons selon les exemples de contraste Échantillon Capacité spécifique de décharge de 0,05 C (mAh/g) Rendement coulombien (%) Rétention de capacité de 200 cycles （%） Exemple 1 329,3 86,75 91 Exemple 2 326,8 86,23 91 Exemple 3 323,7 85,94 90 Exemple de contraste 1 313,3 84,55 88 Exemple de contraste 2 270,6 76,9 82 Comme on peut le voir dans le Tableau 2, la performance électrochimique de l’exemple de contraste1 est quelque peu inférieure à celle des exemples, ce qui est dû à la génération de carbone grumeleux ou mousseux lors du processus de préparation, aux défauts causés à la poudre lors du traitement de broyage et à l’augmentation de la surface spécifique du produit de carbone dur préparé entraînant l’augmentation du film SEI, ce qui entraîne une diminution de la capacité spécifique et du rendement initial. Dans l’exemple de contraste 2, l’échantillon a été carbonisé directement sans traitement de préoxydation, ce qui a entraîné un manque de sites actifs de stockage d’ions sodium et les défauts n’ont pas été réparés efficacement par rapport au matériau préoxydé, entraînant une diminution significative de la capacité spécifique, du rendement initial et de la performance de cyclage. Les exemples de la présente demande sont décrits de manière détaillée ci-dessus en conjonction avec les dessins annexés, mais la présente demande n’est pas limitée aux exemples ci-dessus, et diverses variations peuvent être apportées dans le cadre des connaissances possédées par l’homme du métier auquel elles appartiennent sans s’écarter de l’objectif de la présente demande. De plus, les exemples de la présente demande et les caractéristiques dans les exemples peuvent être combinés les uns avec les autres sans conflit. Procédé de préparation d’un matériau d’anode en carbone dur, comprenant les étapes suivantes : S1 : mélange de l’amidon avec de la nano-silice, et réalisation d’un traitement thermique sur le mélange obtenu à une température allant de 150°C à 240°C sous une atmosphère inerte pour obtenir un premier produit fritté ; S2 : réalisation d’un traitement thermique sur le premier produit fritté à une température allant de 180°C à 220°C sous une atmosphère contenant de l’oxygène pour obtenir un deuxième produit fritté ; S3 : séparation cyclonique du deuxième produit fritté pour éliminer la nano-silice, afin d’obtenir des microsphères préoxydées à base d’amidon ; et S4 : réalisation d’un traitement de carbonisation sur les microsphères préoxydées à base d’amidon sous une atmosphère inerte pour obtenir le matériau d’anode en carbone dur. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S1, l’amidon a une taille de particules allant de 2 μm à 80 μm, et la nano-silice a une taille de particules allant de 5 nm à 50 nm. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S1, un rapport massique de l’amidon sur la nano-silice est de 100:(0,5-10). Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S1, le traitement thermique est réalisé pendant 3h à 20h. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel le traitement thermique à l’étape S2 est : le placement du premier produit fritté dans un dispositif de réaction, l’introduction d’un gaz contenant de l’oxygène pour effectuer une purge pendant 30 min à 120 min, puis le chauffage jusqu’à une température cible pour le traitement thermique. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S2, le traitement thermique est réalisé pendant 4h à 24h. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S3, les microsphères préoxydées à base d’amidon obtenues après la séparation cyclonique sont à nouveau séparées de manière cyclonique, et la séparation cyclonique est répétée 2 fois à 8 fois selon le processus ci-dessus. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S4, le traitement de carbonisation est réalisé à une température allant de 1000°C à 1600°C. Procédé de préparation selon la revendication 1, dans lequel, à l’étape S4, le traitement de carbonisation est réalisé pendant 1h à 5h. Utilisation du procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans la préparation de batteries au sodium-ion.