Brevet FR3033213A1 — publié le 20160902

Matériau actif d'électrode comprenant du cuivre L'invention concerne le domaine général des batteries rechargeables lithium-ion (Li-ion). L'invention concerne plus précisément les matériaux actifs d'électrode pour batteries Li-ion à très haut potentiel, typiquement supérieur à 4,5V. L'invention concerne également un procédé de fabrication du matériau actif d'électrode. De manière classique, les batteries Li-ion comprennent une ou plusieurs électrodes positives, une ou plusieurs électrodes négatives, un électrolyte et un séparateur. Les batteries Li-ion sont de plus en plus utilisées comme source d'énergie autonome, en particulier dans les applications liées à la mobilité électrique. Cette tendance s'explique notamment par des densités d'énergie massique et volumique nettement supérieures à celles des accumulateurs classiques nickel cadmium (Ni-Cd) et nickel- hydrure métallique (Ni-MH), une absence d'effet mémoire, une auto- décharge faible par rapport à d'autres accumulateurs et également par une baisse des coûts au kilowatt-heure liée à cette technologie. Les batteries Li-ion comprennent des matériaux actifs d'électrode permettant l'insertion et la désinsertion des ions lithium lors des processus de charge et de décharge. Ces insertions et désinsertions doivent être réversibles pour que l'accumulateur puisse stocker de l'énergie sur plusieurs cycles. Les batteries Li-ion commercialisées aujourd'hui comprennent des matériaux actifs pour électrode positive qui sont généralement des oxydes de métaux de transition, comme par exemple LiMn204 (LMO), ou des oxydes lamellaires, comme par exemple LiCo02 (LCO), ou encore une combinaison des deux matériaux, comme par exemple LiNi0,33Co0,33Mn0,3302 (NMC). 3033213 2 Cependant, les dispositifs actuels ont une énergie limitée par le potentiel des matériaux actifs, typiquement de l'ordre de 4V vs Li/Li. L'augmentation de l'autonomie des véhicules électriques nécessite une augmentation de la tension de l'électrode positive, c'est-à-dire au-delà 5 de 4,5V vs Li/Li. Dans ce contexte, le brevet US 2006/0091363 décrit des matériaux actifs d'électrode de formule AaMbX,0(3,+1), dans laquelle : - A est un métal alcalin choisi parmi Li, Na et K ; - 0 REVENDICATIONS1. Matériau actif d'électrode de formule (I) : Li4_.Cu402_.F.(804)4 (I), dans laquelle : - 0 2. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que n est égal à 0. 3. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que n est égal à 0,2. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau se présente sous la forme d'une poudre comprenant des grains ayant une taille inférieure à 50 i_tm, de préférence inférieure à 20 i_tm. 5. Procédé de préparation d'un matériau tel que défini à l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : (a) mélange d'un ou plusieurs sels de cuivre avec un ou plusieurs sels de lithium et un ou plusieurs composés solides comprenant du cuivre choisis parmi l'oxyde de cuivre, le fluorure de cuivre et leur mélange, puis (b) au moins une étape de chauffage du mélange obtenu, éventuellement suivi d'au moins une étape de rebroyage, puis (c) récupération dudit matériau. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit sel de lithium est le sulfate de lithium. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que ledit sel de cuivre est choisi parmi le sulfate de cuivre, le nitrate de cuivre et leur mélange. 8. Procédé de préparation d'un matériau tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant les étapes suivantes : (al) dissolution d'un ou plusieurs sels de cuivre avec un ou plusieurs sels de lithium en présence d'au moins un composé organique polymérisable ; 3033213 15 (bl) polymérisation dudit ou desdits composés organiques ; (cl) séchage du mélange obtenu, éventuellement suivi d'au moins une étape de rebroyage ; (dl) traitement thermique du mélange obtenu afin d'obtenir 5 des particules de taille submicronique ; (el) récupération dudit matériau. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit ou lesdits composés organiques polymérisables sont choisis parmi le mélange comprenant l'acide citrique et l'éthylène glycol et le mélange 10 comprenant l'acétylacétone et l'hexaméthylènetétramine et leur mélange. 10. Utilisation d'un matériau tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 4 pour la préparation d'une électrode. 11. Electrode comprenant un matériau tel que défini à l'une 15 quelconque des revendications 1 à 4. 12. Electrode selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite électrode est une électrode positive d'un accumulateur électrochimique au lithium. 13. Cellule de batterie lithium-ion comprenant une électrode 20 positive telle que définie à la revendication 12, une électrode négative, un séparateur et un électrolyte. 14. Batterie lithium-ion, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une cellule telle que définie à la revendication 13.