Transformer la faiblesse en force : le retour du coke en aiguille en Chine

Le coke d'aiguille, produit phare des matériaux carbonés haut de gamme issus du pétrole, est un composant essentiel des électrodes en graphite, un matériau conducteur clé pour la production d'acier à faibles émissions et une matière première de haute qualité pour la fabrication d'anodes de batteries au lithium haute capacité. Le développement de ces matériaux carbonés haut de gamme, dont le coke d'aiguille de haute qualité, peut favoriser la réalisation de l'objectif du « double carbone » et une intégration poussée du développement d'une productivité de nouvelle qualité. Il constitue également un levier important pour les entreprises pétrochimiques dans leur transition du pétrole vers des produits spéciaux et des matériaux.
01 Introduction technique
L'Institut de Dalian (FRIPP) a entrepris la recherche et le développement technologique du coke d'aiguille dès 2007, à une époque où la qualité de ce produit en Chine laissait à désirer et où les produits haut de gamme dépendaient fortement des importations. Cette situation constituait alors un frein majeur au développement rapide des industries sidérurgiques, des énergies nouvelles et autres en Chine. Après plus de dix ans d'efforts soutenus, l'Institut de Dalian a créé en 2017 la technologie THTD de production de coke d'aiguille de haute qualité, bénéficiant de droits de propriété intellectuelle indépendants. Cette innovation a permis de briser le monopole technologique étranger et de parvenir à une substitution des importations.

En 2025, cette technologie a remporté la médaille d'or à l'Exposition internationale des inventions de Genève.

02 Élaboration avancée
La technologie THTD de production de coke d'aiguille de haute qualité, développée par l'Institut de Dalian, résout les problèmes de fortes fluctuations de fonctionnement et d'instabilité de la qualité du produit lors de sa production. Elle améliore significativement les performances et la stabilité du produit. Basée sur un mode de production à température et matières premières variables, cette technologie propose une réaction progressive par chauffage zonal et régulation en série. Ceci permet d'obtenir une température stable à la sortie du four de chauffage et un fonctionnement fluide par alimentation continue. Parallèlement, s'appuyant sur les principes de la carbonisation en phase liquide et du cokage par flux d'air, elle crée un système de réaction optimal, adapté aux besoins de chaque étape de la réaction thermique. Pour ce faire, elle ajuste les caractéristiques des matières premières et contrôle les conditions opératoires à chaque étape, garantissant ainsi la haute qualité du coke d'aiguille. Au cours de la première année du 15e plan quinquennal, l'Institut de Dalian axera ses efforts sur le développement d'un coke d'aiguille spécial multigrade et la validation de ses performances, avec pour objectif de créer une gamme de coke d'aiguille alliant haute qualité, production stable et excellentes applications. L'équipe R&D a procédé à une optimisation ciblée de l'ensemble de la chaîne, depuis les indicateurs des matières premières jusqu'aux opérations de production, en adoptant la stratégie « une matière première, un procédé ». Grâce à un ajustement scientifique des paramètres opératoires, elle a contrôlé avec précision la différence de chaleur de réaction entre les matériaux, permettant ainsi une maîtrise efficace du développement de la phase intermédiaire. Parallèlement, la performance du produit optimisé est vérifiée en continu afin d'orienter les améliorations futures du procédé.
03 Effet de l'application
usine industrielle de graphite haut de gamme d'une capacité de 1,15 million de tonnes par an

Fin 2020, la première usine de matériaux graphitiques haut de gamme d'une capacité de 150 000 tonnes par an, construite selon la technologie de production de suspension catalytique d'huile THTD développée indépendamment par l'Institut de Dalian, a été mise en service avec succès et fonctionne de manière stable depuis Jinling Petrochemical. Cette usine a permis à Sinopec d'atteindre une production continue et stable de coke d'aiguille de haute qualité, confirmant ainsi l'avantage concurrentiel et la fiabilité de la technologie de l'Institut de Dalian. Une électrode en graphite à ultra-haute puissance a également été développée à partir de coke d'aiguille.

L'Institut de Dalian poursuit ses recherches techniques de pointe sur les produits à base de coke d'aiguilles pour électrodes en graphite ultra-haute puissance. En 2024, grâce à la technologie de l'Institut de Dalian, Jinling, fabricant de coke d'aiguilles calciné, acheva la production industrielle d'électrodes en graphite ultra-haute puissance de 600 mm de diamètre et leur utilisation dans les aciéries, permettant ainsi la substitution des importations. Il s'agit d'une première pour Sinopec. Le même lot de coke d'aiguilles produit a passé avec succès, pour la première fois, les tests d'évaluation d'organismes d'évaluation internationaux spécialisés, attestant de sa haute qualité. En 2025, la société Nantong Yangzi Carbon livra avec succès des électrodes en graphite ultra-haute puissance de 700 mm de diamètre, fabriquées à partir de coke d'aiguilles forgé de Jinling, puis les testa avec succès en aciérie. Les caractéristiques des électrodes se sont avérées conformes aux spécifications techniques de la norme YB/T4090-2015, confirmant ainsi la position de Sinopec comme fabricant de coke d'aiguilles de pointe pour les électrodes en graphite. 03 Développement du coke aciculaire pour joints : Comparé au coke aciculaire destiné aux corps d'électrodes en graphite, le coke aciculaire pour joints est soumis à des exigences de production plus strictes. Grâce à la technologie de l'Institut de Dalian, une production de masse stable de coke pour joints est possible. En 2025, la production industrielle de joints d'électrodes de φ450-500 mm et leurs applications en aval dans les aciéries seront réalisées pour la première fois. Après essais, tous les indicateurs sont conformes aux exigences de la norme technique YB/T 4910-2021. 04 Développement d'un foyer d'aiguille pour matériaux d'anode haute capacité

L'équipe de R&D a mis au point avec succès une technologie spéciale de préparation de coke aciculaire pour les matériaux d'anode haute capacité et a réussi à produire du coke aciculaire haute capacité. En 2024, les produits de coke aciculaire pour matériaux d'anode, basés sur la technologie de l'Institut de Dalian, seront évalués par des entreprises d'anode de référence en aval. La capacité spécifique de décharge atteindra pour la première fois 359,6 mAh/g, une valeur comparable aux produits haute capacité importés. Ceci confirme que les produits de coke aciculaire de Sinopec se positionnent parmi les matériaux d'anode haut de gamme pour batteries lithium-ion.