Brevet FR3081872A1 — publié le 20191206

Description Titre de l'invention : Compositions utiles pour la fabrication d'électrodes et des procédés correspondant Résumé de l'invention [0001] La présente invention concerne des compositions qui peuvent être utilisées pour la production d'électrodes (par exemple des électrodes de batteries) et des procédés correspondants. Etat de la technique [0002] Des batteries lithium-ion sont des sources d'énergie électrique généralement utilisées pour une variété d'applications telles que des dispositifs électriques et des véhicules électriques. Une batterie lithium-ion comprend, de manière typique, une électrode négative (par exemple du graphite) et une électrode positive (décrite plus loin) qui permet à des ions lithium et à des électrons de se déplacer vers et à partir des électrodes pendant un procédé de chargement et de déchargement. Une solution d'électrolyte qui est en contact avec les électrodes, met à disposition un medium conducteur dans lequel les ions peuvent se déplacer. Pour éviter une réaction directe entre les électrodes, un séparateur perméable aux ions est utilisé pour séparer les électrodes physiquement et électriquement. Lorsque la batterie est utilisée comme une source d'énergie pour un dispositif, un contact électrique est établi aux électrodes pour permettre aux électrons de passer par le dispositif pour mettre à disposition de la puissance électrique et aux ions lithium de se déplacer dans l'électrolyte d'une électrode à l'autre électrode. [0003] L'électrode positive comprend typiquement un substrat conducteur portant un mélange (appliqué, par exemple, sous la forme d'une pâte) comportant au moins un matériau électro-actif, un liant et un adjuvant conducteur. Le matériau électro-actif tel qu'un oxyde de lithium et d'un métal de transition est en mesure de recevoir et d'émettre des ions lithium. Le liant tel que le polyfluorure de vinylidène, est utilisé pour donner à l'électrode une intégrité mécanique et une stabilité. Typiquement, puisque le matériau électro-actif et le liant sont électriquement faibles conducteurs, voire isolants, l'adjuvant conducteur (par exemple du graphite et du noir de carbone) est ajouté pour augmenter la conductivité électrique de l'électrode. L'adjuvant conducteur et le liant ne sont, cependant, en général pas impliqués dans les réactions électrochimiques qui engendrent l'énergie électrique, ainsi, ces matériaux peuvent avoir une influence négative sur certaines caractéristiques de performance (par exemple la capacité et la densité d'énergie) de la batterie, puisqu'ils réduisent effectivement la quantité de matériau électro-actif qui peut être contenu dans l'électrode 2 positive. Présentation de l'invention [0004] Selon un aspect, l'invention met en avant des compositions qui peuvent être utilisées pour produire une électrode d'une batterie, telle que, par exemple, en appliquant une composition et d'autres matériaux sur un substrat conducteur pour former une électrode positive d'une batterie lithium-ion. Dans des modes de réalisation, les compositions comprennent des particules carbonées qui servent comme un adjuvant conducteur, un dispersant, un polymère comportant un groupement anhydride maléique et un solvant. Le demandeur a trouvé que, dans des compositions utilisées pour fabriquer des électrodes, certaines particules carbonées, telles que des particules de noir de carbone hautement structurées, servent de manière très efficace comme un adjuvant conducteur, mais les particules carbonées peuvent augmenter de manière non souhaitée la viscosité des compositions de façon que le traitement des compositions devient difficile ou non pratique. Une possibilité pour modifier la viscosité, est de diluer les compositions, mais la dilution augmente les frais de production et réduit le débit. Pour réduire ou éliminer une augmentation inacceptable ou non souhaitée de la viscosité sans diluer les compositions, le demandeur utilise un dispersant qui agit avec les particules carbonées. Le dispersant atténue les augmentations de viscosité et permet que les compositions soient fabriquées et utilisées avec des concentrations relativement élevées de particules carbonées, ce qui, d'un autre côté, maintient ou baisse les coûts de fabrication et maintient ou augmente le débit de production. Dans certains modes de réalisation, le dispersant est un dispersant cellulosique. [0005] De plus, le demandeur a trouvé que le fait d'ajouter aux compositions un polymère comportant un groupement anhydride maléique (par exemple dissout dans le solvant) peut augmenter la performance (par exemple le cycle de vie) d'une électrode ou d'une batterie qui a été fabriquée en utilisant les compositions. Sans être lié par une théorie, il est supposé que certains matériaux électro-actifs (tels que des oxydes de lithiumcobalt-manganèse et des oxydes de lithium-nickel-cobalt-aluminium) baissent en performance puisqu'ils sont dissouts par l'acide hydrofluorique (HF). HF est engendré lorsque LiPF6 (un matériau habituel dans un électrolyte pour batterie) réagit avec de l'eau qui est engendrée lorsque la batterie est chargée et le solvant de l'électrolyte est oxydé. Il est supposé que le polymère incluant un groupement anhydride maléique est capable de réagir avec ou de piéger l'eau, et réduisant ou éliminant par conséquent la production d'HF et en conséquence la dissolution des matériaux électroactifs. De plus ou alternativement, il est supposé que le groupement anhydride maléique du polymère est transformé en un groupement d'acide carboxylique qui réagit avec des ions lithium dans la batterie pour former des canaux ioniques à l'interface solide-électrolyte à 3 l'électrode augmentant le transport d'ions lithium et les performances dans leur ensemble de la batterie. [0006] Selon un autre aspect, l'invention met aussi en avant une composition comprenant des particules carbonées, un dispersant, un polymère comportant un groupement anhydride maléique et un solvant. [0007] Selon un autre aspect, l'invention met en avant un procédé comportant combiner des particules carbonées, un dispersant, un polymère comportant un groupement anhydride maléique et un solvant pour former une composition. [0008] Selon un autre aspect, l'invention met en avant un procédé comportant combiner un matériau électro-actif avec une première composition comportant des particules carbonées, un dispersant, un polymère comprenant un groupement anhydride maléique et un solvant pour former une deuxième composition ; et utiliser la deuxième composition pour fabriquer une électrode. [0009] Selon un autre aspect, l'invention met en avant une composition constituée essen- tiellement de particules carbonées, un dispersant, un polymère comprenant un groupement anhydride maléique et un solvant. [0010] Selon un autre aspect, l'invention met en avant une composition constituée essen- tiellement de particules de noir de carbone, un dispersant cellulosique et un solvant comprenant de la N-méthyl-pyrrolidone. [0011] Selon un autre aspect, l'invention met en avant une électrode comprenant des particules carbonées, un dispersant, un polymère comprenant un groupement anhydride maléique et un matériau électro-actif. [0012] Selon un autre aspect, l'invention met en avant une batterie, par exemple une batterie lithium-ion, comprend l'électrode comme divulguée. [0013] Des modes de réalisation de l'un ou de plusieurs des aspects peuvent comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Les particules carbonées sont choisies dans le groupe constitué de noir de carbone, graphite, noir d'acétylène, graphènes, des matériaux en relation avec des graphènes, des nanotubes de carbone, des nanostructures de carbone, des charbons activés, des aérogels de carbone, des carbones plaqués et des fibres de carbone. Les particules carbonées comprennent du noir de carbone. Le noir de carbone a un indice d'absorption d'huile supérieur à 200 m1/100 g. Le noir de carbone a une énergie de surface supérieure à 18 mJ/m2, de préférence de 18 à 30 mJ/m2. Le noir de carbone a une énergie de surface inférieure à 10 mJ/m2. La composition comprend 3 % en poids à 25 % en poids de particules carbonées. Le dispersant comprend un matériau cellulosique. Le dispersant est choisi dans le groupe constitué de cellulose méthylique, cellulose éthylique, cellulose carboxyméthylique et cellulose éthylique succinylée. La composition comprend au moins 10 % en poids du dispersant par rapport aux particules carbonées. Le polymère a un poids moléculaire 4 d'au moins 1000 Dalton. Le polymère est choisi dans le groupe constitué par poly(anhydride de méthyl-vinyl-éther maléique), poly(anhydride d'isobutylène maléique), poly(anhydride d'éthylène maléique) et poly(anhydride de styrèneco-maléique). La composition comprend au moins 0,1 % en poids du polymère par rapport à la composition totale. Le matériau carboné comprend du noir de carbone, le dispersant comprend un dispersant cellulosique et le solvant comprend de la Nméthyl-pyrrolidone. La composition a une viscosité d'au moins 500 cP à une vitesse de cisaillement de 0,1 s 1. La composition comprend en outre un matériau électro-actif à oxyde de lithium et d'un métal de transition et/ou un liant. La composition est constituée essentiellement constituée essentiellement des particules carbonées, du dispersant, du polymère comprenant un groupement anhydride maléique et du solvant. La deuxième composition comprend en outre un liant. [0014] Selon un autre aspect, l'invention met en avant une composition comportant des particules de noir de carbone, un polymère comportant un groupement anhydride maléique et un solvant. [0015] Des modes de réalisation de l'un ou de plusieurs aspects peuvent comprendre une ou davantage des caractéristiques suivantes. Le noir de carbone a un indice d'absorption d'huile supérieur à 200 m1/100 g. Le noir de carbone a une énergie de surface supérieure à 18 mJ/m2, de préférence de 18 à 30 mJ/m2. Le noir de carbone a une énergie de surface inférieure à 10 mJ/m2. La composition a une viscosité d'au moins 500 cP à une vitesse de cisaillement de 0,1 s-1. La composition comprend en outre un matériau électro-actif à oxyde de lithium et d'un métal de transition et/ou un liant. Le polymère a un poids moléculaire d'au moins 1000 Dalton. Le polymère est choisi dans le groupe constitué par poly(anhydride de méthyl-vinyl-éther maléique), poly(anhydride d'isobutylène maléique), poly(anhydride d'éthylène maléique) et poly(anhydride de styrène-co-maléique. Le solvant comprend de la N-méthyl-pyrrolidone. La composition est constituée essentiellement des particules de carbone, du polymère et du solvant. [0016] D'autres aspects, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la des- cription de modes de réalisation de celle-ci et des revendications. Brève description des dessins [0017] [fig.1] est un graphe de la viscosité en fonction de la vitesse de cisaillement mesurée à 25 °C pour une dispersion A (cercle plein), une dispersion B (croix), une dispersion C (carré vide) et une dispersion D (losange pleine). [0018] [fig.2] est un graphe de la capacité résiduelle de piles boutons ayant des cathodes fa- briquées avec la dispersion B (cercle plein) et la dispersion D (carré vide). Les lignes continues et interrompues montrent la capacité résiduelle moyenne respectivement de la dispersion B et de la dispersion D. [0019] [fig.31 est un graphe de la viscosité en fonction de la vitesse de cisaillement mesurée à 25 °C pour une boue 1, boue 2 et boue 3 des exemples 7 et 8. Description des modes de réalisation [0020] Sont décrits ci-après des compositions qui peuvent être utilisées pour fabriquer des batteries (par exemple des batteries lithium-ion), des procédés de préparation des compositions et des applications des compositions dans des batteries. [0021] Dans certains modes de réalisation, les compositions comprennent des particules carbonées qui servent comme adjuvant conducteur, un ou davantage de dispersants, un polymère comportant un groupement anhydride maléique et un solvant. Dans d'autres modes de réalisation, les compositions comprennent en outre un ou davantage de codispersants. Les compositions peuvent être combinées avec un matériau électro-actif, avec un liant ou non, pour former des compositions d'électrode. Les compositions d'électrode peuvent être appliquées sur un substrat conducteur pour former des électrodes (par exemple des cathodes) de batteries. [0022] Les particules carbonées peuvent contenir toutes particules constituées essen- tiellement de, ou contenant, du carbone ou ses composés et adaptées pour augmenter la conductivité électrique des compositions d'électrode. Des exemples de particules carbonées comprennent du noir de carbone, du graphite, du noir d'acétylène, des graphènes, des matériaux en relation avec des graphènes (tels que des oxydes de graphène (G0s) et des oxydes de graphène réduits (rG0s), des nanotubes de carbone, des nanostructures de carbone, des charbons activés, des aérogels de carbone, des carbones plaqués et des fibres de carbone (telles que des nanofibres de carbone, développées en phase vapeur). Des graphènes et des matériaux en relation avec les graphènes (telles que des oxydes de graphène et des oxydes de graphène réduits) sont décrits, par exemple, dans la publication de demande de brevet US 2018-0021499, W02017/139115, et dans la demande provisoire de brevet US 62/566 685. Des nanostructures de carbone sont décrites, par exemple, dans la publication de demande de brevet US 2013-00714656, les brevets US Nos 9.133.031, 9.447.259 et 9.111.658. Des exemples de particules carbonées commercialement disponibles comprennent des particules de noir de carbone LITX® 50, LITX® 200, LITX® 300 et LITX® HP fournies par Cabot Corporation ; des graphènes et matériaux en relation avec des graphènes fournis par Cabot Corporation ; du noir d'acétylène sous les noms de produit Denka Li-400 et Denka Li-435 de Denka ; du noir de carbone sous les noms de produit Ketjenblack EC300J et EC600JD de Lion Specialty Chemicals Co., Ltd. ; et du noir de carbone sous le nom de produit Super P® de Timcal. Les compositions peuvent comprendre un seul type de particules carbonées (par exemple uniquement des 6 particules de noir de carbone) ou différents types de particules carbonées comme adjuvants conducteur (par exemple un mélange de particules de noir de carbone et de nanotubes de carbone). [0023] Dans certains modes de réalisation, les particules carbonées comprennent des particules de noir de carbone ayant des caractéristiques relativement complexes de structure ou d'occupation de volume, comme indiqué par leurs indices d'absorption d'huile (OAN). Pour une masse donnée, des particules de noir de carbone à structure complexe peuvent occuper davantage de volume que d'autres particules de noir de carbone ayant une structure moins complexe. Lorsqu'elles sont utilisées comme adjuvant conducteur dans une électrode de batterie, des particules de noir de carbone ayant des indices OAN relativement élevés peuvent fournir un réseau continuellement électriquement conducteur (c'est-à-dire passant) par l'électrode à des chargements relativement plus faibles. Par conséquent, plus de matériau électro-actif peut être utilisé, en améliorant par cela la performance de la batterie. Dans certains modes de réalisation, les particules de noir de carbone ont des OAN supérieurs à 200 m1/100 g, par exemple, allant de 200 à 350 m1/100 g ou de 200 à 250 m1/100 g. Les OAN peuvent avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : de 200 à 330 m1/100g ou de 200 à 310 m1/100g ou de 200 à290 m1/100g ou de 200 à270 m1/100g ou de 200 à250 ml/ 100g ou de 220 à 350 m1/100g ou de 220 à 330 m1/100g ou de 220 à 310 m1/100g ou de 220 à 290 m1/100g ou de 220 à 270 m1/100g ou de 240 à 350 m1/100g ou de 240 à 330 m1/100g ou de 240 à 310 m1/100g ou de 240 à 290 m1/100g ou de 260 à 350 ml/ 100g ou de 260 à 330 m1/100g ou de 260 à 310 m1/100g ou de 280 à 350 m1/100g ou de 280 à 330 m1/100g ou de 300 à 350 m1/100g. d'autres plages à l'intérieur de ces plages sont possibles. Toutes les valeurs OAN divulguées ici sont déterminées selon le procédé décrit dans ASTM D 2414-16. [0024] Dans certains modes de réalisation, indépendamment de, ou en plus d'avoir la structure décrite plus haut, les particules de noir de carbone ont un degré élevé de graphitisation, ce qui peut être indiqué par des valeurs d'énergie de surface plus faibles qui peuvent être associées à des quantités moins élevées d'impuretés résiduelles sur la surface des particules de noir de carbone et, ainsi, à leur hydrophobicité. Sans être lié à la théorie, il est considéré que, jusqu'à un niveau limite de pureté, des particules plus pures peuvent fournir une conductivité électrique améliorée et une probabilité réduite de réactions co-latérales, améliorant ainsi la performance des particules. L'énergie de surface peut être mesurée par le procédé Dynamic Vapor (Water) Sorption (DVS) ou par la pression de dispersion d'eau (décrit plus loin). Dans certains modes de réalisation, le noir de carbone présente une énergie de surface (SE) inférieure ou égale à 10 mJ/m2, par exemple de la limite de détection (environ 2 mJ/m2) à 10 mJ/m2. L'énergie de surface peut présenter ou comprendre, par exemple, une des plages 7 suivantes : de la limite de détection à 8 mJ/m2 ou de la limite de détection à 7 mJ/m2 ou de la limite de détection à 6 mJ/m2 ou de la limite de détection à 5 mJ/m2 ou de la limite de détection à 4 mJ/m2. Dans certains modes de réalisation, l'énergie de surface, comme mesurée selon DVS, est inférieure à 8 mJ/m2 ou inférieure à 7 mJ/m2 ou inférieure à 6 mJ/m2 ou inférieure à 5 mJ/m2 ou inférieure à 4 mJ/m2 ou à la limite de détection. D'autres plages à l'intérieur de ces plages sont possibles. [0025] Dans d'autres modes de réalisation, indépendamment de, ou en plus de, avoir la structure décrite plus haut, les particules de noir de carbone ont un degré relativement faible de graphitisation, ce qui peut être indiqué par des valeurs d'énergie de surface plus élevées. Sans être lié par la théorie, il est considéré que certaines particules de noir de carbone avec des valeurs élevées d'énergie de surface peuvent avoir besoin de moins de dispersant et/ou différents dispersants qui peuvent donner des avantages en performance et/ou en coûts. Mais des particules de noir de carbone ayant des énergies de surface plus élevées peuvent augmenter la viscosité des compositions contenant les particules. Dans certains modes de réalisation, Le noir de carbone a une énergie de surface, comme mesurée selon DVS, supérieure ou égale à 18 mJ/m2, par exemple de 18 mJ/m2 à 30 mJ/m2. L'énergie de surface peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : de 18 mJ/m2 à 28 mJ/m2 ou de 18 mJ/m2 à 26 mJ/m2 ou de 18 mJ/m2 à 24 mJ/m2 ou de 18 mJ/m2 à 22 mJ/m2 ou de 20 mJ/m2 à 30 mJ/m2 ou de 20 mJ/m2 à 28 mJ/m2 ou de 20 mJ/m2 à 26 mJ/m2 ou de 20 mJ/m2 à 24 mJ/m2 ou de 22 mJ/m2 à 30 mJ/m2 ou de 22 mJ/m2 à 28 mJ/m2 ou de 22 mJ/m2 à 26 mJ/m2 ou de 24 mJ/m2 à 30 mJ/m2 ou de 24 mJ/m2 à 28 mJ/m2 ou de 26 mJ/m2 à 30 mJ/m2. Dans certains modes de réalisation, l'énergie de surface, comme mesurée selon DVS, est inférieure à 30 mJ/m2 ou inférieure à 28 mJ/m2 ou inférieure à 26 mJ/m2 ou inférieure à 24 mJ/m2 ou inférieure à 22 mJ/m2. D'autres plages à l'intérieur de ces plages sont possibles. [0026] La pression de dispersion d'eau est une mesure pour l'énergie d'interaction entre la surface de noir de carbone (qui n'absorbe pas d'eau) et la vapeur d'eau. La pression de dispersion est mesurée en observant l'augmentation de masse d'un échantillon lorsqu'il absorbe de l'eau d'une atmosphère contrôlée. Pendant le test, l'humidité relative (RH) de l'atmosphère autour de l'échantillon est augmentée de 0 % (azote pur) à environ 100 % (azote saturé d'eau). Si l'échantillon et l'atmosphère sont toujours en équilibre, la pression de dispersion d'eau pressure (ne) de l'échantillon est définie comme : RT ri)°Fdi Tre- où R est la constante de gaz, T est la température, A est la A nP surface BET de l'échantillon comme décrit ici, F et la quantité d'eau absorbée sur l'échantillon (convertie en mol/g), P est la pression partielle d'eau dans l'atmosphère et Po est la pression de de vapeur à saturation dans l'atmosphère. Dans la pratique, 8 l'absorption d'eau à équilibre sur la surface est mesurée à une ou (de préférence) à plusieurs pressions partielles discrètes et l'intégral est estimé par le biais de la surface en-dessous de la courbe. [0027] La procédure pour mesurer la pression de dispersion d'eau est décrite dans « Dynamic Vapor Sorption Using Water, Standard Operating Procedure » (Sorption dynamique de vapeur utilisant de l'eau, procédure de fonctionnement standard), rev. 8 Février 2005 et est résumée ici. Avant l'analyse, 100 mg de noir de carbone à analyser ont été séchés dans un four à 125 °C pendant 30 minutes. Après s'être rassuré que l'incubateur dans l'instrument Surface Measurement Systems DVS1 (fourni par SMS Instuments, Monarch Beach, Califormie) a fonctionné de manière stable à 25 °C pendant 2 heures, des bols d'échantillon ont été mis respectivement dans la chambre d'échantillon et dans la chambre de comparaison. La RH de référence à été mise à 0 % pendant 10 minutes pour sécher les bols et pour établir une ligne de masse de base. Après une décharge statique et le tarage de la balance, environ 10 à 12 mg de noir de carbone ont été mis dans le bol dans la chambre d'échantillon. Après le scellement de la chambre d'échantillon, l'échantillon a pu s'équilibrer à 0 % RH. Après l'équilibrage, la masse initiale de l'échantillon a été enregistrée. L'humidité relative de l'atmosphère d'azote a ensuite été augmentée de manière séquentielle à des niveaux d'environ 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 et 95 % RH, le système ayant pu s'équilibrer à chaque niveau de RH pendant 20 minutes. La masse d'eau adsorbée à chaque niveau de RH a été enregistré, à partir desquelles la pression de dispersion d'eau a été calculée (voir plus haut). Le mesurage a été effectué deux fois avec des échantillons différents, et la valeur moyenne a été rapportée. [0028] Dans différents modes de réalisation, les particules de noir de carbone sont des particules de noir de carbone thermiquement traitées. Des « particules de noir de carbone thermiquement traitées » sont des particules de noir de carbone qui ont subi un « traitement thermique » ce qui, tel qu'utilisé ici, fait en général référence à un après-traitement de particules de noir de carbone de base ayant été formées préalablement, par exemple par un procédé de noir de four. Le traitement thermique peut être réalisé sous des conditions inertes (c'est-à-dire sous une atmosphère essentiellement dépourvue d'oxygène) et est typiquement mis en oeuvre dans un récipient différent de celui dans lequel les particules de noir de carbone de base ont été formées. Des conditions inertes comprennent, mais ne sont pas limitées à, un vide et une atmosphère de gaz inerte tel que l'azote, l'argon et semblables. Dans certains modes de réalisation, le traitement thermique de particules de noir de carbone sous conditions inertes est en mesure de réduire la quantité d'impuretés (par exemple de l'huile résiduelle et des sels), de défauts, de dislocations et/ou de discontinuités dans des cristallites de noir de carbone et/ou d'augmenter le degré de graphitisation. 9 [0029] Les températures de traitement thermique peuvent varier. Dans différents modes de réalisation, le traitement thermique (par exemple sous des conditions inertes) est effectué à une température d'au moins 1000 °C ou à au moins 1200 °C ou à au moins 1400 °C ou à au moins 1500 °C ou à au moins 1700 °C ou à au moins 2000 °C. Dans certains modes de réalisation, le traitement thermique est effectué à une température allant de 1000 °C à 2500 °C, par exemple de 1400 °C à 1600 °C. Le traitement thermique effectué à une température fait référence à une ou plusieurs plages de températures divulguées ici et peut impliquer aussi un chauffage à une température constante ou un chauffage en faisant monter ou descendre la température soit par paliers soit autrement. [0030] Les périodes de temps de traitement thermique peuvent varier. Dans certains modes de réalisation, le traitement thermique est effectué pendant au moins 15 minutes, par exemple au moins 30 minutes ou au moins 1 heure ou au moins 2 heures ou au moins 6 heures ou au moins 24 heures ou une de ces périodes de temps jusqu'à 48 heures à une ou davantage de plages de températures divulguées ici. Dans certains modes de réalisation, le traitement thermique est effectué pendant une période de temps allant de 15 minutes à au moins 24 heures, par exemple de 15 minutes à 6 heures ou de 15 minutes à 4 heures ou de 30 minutes à 6 heures ou de 30 minutes à 4 heures. [0031] En général, le traitement thermique est effectué jusqu'à ce qu'une ou plusieurs carac- téristiques souhaitées des particules de noir de carbone (par exemple l'énergie de surface) soient obtenues. Comme un exemple, pendant des périodes initiales de traitement thermique, des échantillons de test de particules thermiquement traitées peuvent être prélevés et leurs énergies de surface peuvent être mesurées. Si les énergies de surface mesurées ne sont pas comme souhaitées, différents paramètres de procédé de traitement thermique (tels que la température de traitement thermique et/ou la durée de traitement) peuvent être ajustés jusqu'à ce que l'énergie de surface souhaitée soit atteinte. [0032] Dans différents modes de réalisation, et cela indépendamment de, ou en sus de, avoir la structure, l'énergie de surface et/ou la teneur en oxygène décrits ici, les particules de noir de carbone ont une large plage de surfaces totales de Brunauer-Emmett-Teller (BET). Sans être lié à une théorie, il est considéré que, pendant l'utilisation d'une batterie, des réactions chimiques co-latérales peuvent se dérouler dans la batterie qui dégradent ses performances. Avoir des particules avec des surfaces moins grandes peut augmenter les performances de la batterie en laissant à disposition moins de places de surface où ces réactions co-latérales non souhaitées peuvent se dérouler. Toutefois, ces surfaces des particules devraient être en équilibre, c'est-à-dire suffisamment grandes, pour que les particules puissent recouvrir et/ou ponter suffisamment le matériau électro-actif et fournir la conductivité d'électrode souhaitée. Dans certains modes de réalisation, les particules de noir de carbone ont une surface BET allant de 30 à 1400 m2/g. La surface BET peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : de 30 à 1300 m2/g ou de 30 à 1200 m2/g ou de 30 à 1100 m2/g ou de 30 à 1000 m2/g ou de 30 à 900 m2/g ou de 30 à 800 m2/g ou de 30 à 700 m2/g ou de 30 à 600 m2/g ou de 30 à 500 m2/g ou de 30 à 400 m2/g ou de 30 à 300 m2/g ou de 30 à 150 m2/g ou de 50 à 150 m2/g ou de 200 à 1400 m2/g ou de 200 à 1300 m2/g ou de 200 à 1200 m2 /g ou de 200 à 1100 m2/g ou de 200 à 1000 m2/g ou de 200 à900 m2/g ou de 200 à 800 m2/g ou de 200 à 700 m2/g ou de 200 à 600 m2/g ou de 200 à 500 m2/g ou de 200 à 400 m2/g ou de 300 à 1400 m2/g ou de 300 à 1300 m2/g ou de 300 à 1200 m2/g ou de 300 à 1100 m2/g ou de 300 à 1000 m2/g ou de 300 à 900 m2/g ou de 300 à 800 m2/g ou de 300 à 700 m2/g ou de 300 à 600 m2/g ou de 300 à 500 m2/g ou de 400 à 1400 m2/g ou de 400 à 1300 m2/g ou de 400 à 1200 m2/g ou de 400 à 1100 m2/g ou de 400 à 1000 m2 /g ou de 400 à 900 m2/g ou de 400 à 800 m2/g ou de 400 à 700 m2/g ou de 400 à 600 m2 /g ou de 500 à 1400 m2/g ou de 500 à 1300 m2/g ou de 500 à 1200 m2/g ou de 500 à 1100 m2/g ou de 500 à 1000 m2/g ou de 500 à 900 m2/g ou de 500 à 800 m2/g ou de 500 à 700 m2/g ou de 600 à 1400 m2/g ou de 600 à 1300 m2/g ou de 600 à 1200 m2/g ou de 600 à 1100 m2/g ou de 600 à 1000 m2/g ou de 600 à900 m2/g ou de 600 à 800m2 /g ou de 700 à 1400 m2/g ou de 700 à 1300 m2/g ou de 700 à 1200 m2/g ou de 700 à 1100 m2/g ou de 700 à 1000 m2/g ou de 700 à 900 m2/g ou de 800 à 1400 m2/g ou de 800 à 1300 m2/g ou de 800 à 1200 m2/g ou de 800 à 1100 m2/g ou de 800 à 1000 m2/g ou de 900 à 1400 m2/g ou de 900 à 1300 m2/g ou de 900 à 1200 m2/g ou de 900 à 1100 m2/g. D'autres plages à l'intérieur de ces plages sont possibles. toutes les valeurs de surfaces BET divulguées ici font référence à la surface BET d'azote et sont déterminées selon ASTM D6556-10. [0033] Dans certains modes de réalisation, indépendamment de, ou en sus à, avoir la structure, l'énergie de surface et/ou la surface BET décrites ici, les particules de noir de carbone ont une teneur relativement faible en oxygène, ce qui peut être un indicateur de la pureté des particules et des caractéristiques de conductivité électrique. Dans certains modes de réalisation, le noir de carbone a une teneur en oxygène de moins de ou égale à 3 % en poids ou moins de ou égale à 1.0 % en poids ou moins de ou égale à 0.8 % en poids ou moins de ou égale à 0.6 % en poids ou moins de ou égale à 0.4 % en poids ou moins de ou égale à 0.06 % en poids ou moins de ou égale à 0.03 % en poids. La teneur en oxygène peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : de 0.001 à 3 % en poids ou de 0.001 à 2 % en poids ou de 0.001 à 1 % en poids ou de 0.01 à 3 % en poids ou de 0.01 à 2 % en poids ou de 0.01 à 1 % en poids ou de 0.01 à 0.8 % en poids ou de 0.01 à 0.6 % en poids ou de 0.01 à 0.4 % en poids. La teneur en oxygène peut être déterminée par fusion de gaz inerte lors de laquelle un échantillon de particules de noir de carbone est exposé à de très hautes températures (par exemple 11 d'environ 3000 °C) sous conditions de gaz inerte. L'oxygène dans l'échantillon réagit avec le carbone pour former CO et CO2, ce qui peut être observé par une technique infrarouge non dispersive. La teneur totale en oxygène est exprimée en pourcents en poids par rapport au poids total de l'échantillon. Différents analyseurs d'oxygène basés sur le procédé de fusion de gaz inerte sont connus et commercialement disponibles, par exemple un analyseur LECO® TCH600. [0034] Les concentrations de particules carbonées dans les compositions peuvent varier en fonction de type(s) particulier(s) de particules de noir de carbone et le(s) type(s) spécifique(s) et concentrations du dispersant, du polymère et du solvant. Dans certains modes de réalisation, les compositions comprennent plus que 0,1 % en poids, par exemple de 0,1 % en poids à 30 % en poids, de particules carbonées. Comme exemples, les compositions peuvent comprendre 1 % en poids à 30 % en poids de particules de noir de carbone ou 0,1 % en poids à 15 % en poids de nanotubes de carbone et/ou de nanostructures de carbone. [0035] Le dispersant comprend en général un matériau adapté pour faciliter la dispersion du matériau carboné dans le solvant (par exemple via un mécanisme d'empêchement stérique et/ou un mécanisme de charge électrique) tout en maintenant la viscosité des compositions suffisamment basse pour rendre possible un traitement pratique des compositions pour fabriquer des électrodes pour des batteries. Dans certains modes de réalisation, les compositions comprenant les particules carbonées, le(s) dispersant(s), le polymère et le solvant ont une viscosité égale ou inférieure à 200.000 cP à une vitesse de cisaillement de 0,1 51, par exemple au moins 500 cP à une vitesse de cisaillement de 0,1 51, comme déterminée à 25 °C en utilisant un rhéomètre TA AR2000ex avec une géométrie de plaque dentelée comme décrit dans l'exemple 1. La viscosité à une vitesse de cisaillement de 0,1 51 peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : de 10.000 cP à 150.000 cP ou de 10.000 cP à 140.000 cP ou de 10.000 cP à 120.000 cP ou de 10.000 cP à 100.000 cP ou de 10.000 cP à 90.000 cP ou de 10.000 cP à 80.000 cP ou de 10.000 cP à 70.000 cP ou de 10.000 cP à 60.000 cP ou de 10.000 cP à 50.000 cP ou de 10.000 cP à 40.000 cP ou de 10.000 cP à 30.000 cP ou de 10.000 cP à 20.000 cP ou de 30.000 cP à 150.000 cP ou de 30.000 cP à 130.000 cP ou de 30.000 cP à 110.000 cP ou de 30.000 cP à 90.000 cP ou de 30.000 cP à 70.000 cP ou de 30.000 cP à 50.000 cP ou de 50.000 cP à 150.000 cP ou de 50.000 cP à 130.000 cP ou de 50.000 cP à 110.000 cP ou de 50.000 cP à 90.000 cP ou de 50.000 cP à 70.000 cP ou de 70.000 cP à 150.000 cP ou de 70.000 cP à 130.000 cP ou de 70.000 cP à 110.000 cP ou de 70.000 cP à 90.000 cP ou de 90.000 cP à 150.000 cP ou de 90.000 cP à 130.000 cP ou de 90.000 cP à 110.000 cP ou de 110.000 cP à 150.000 cP ou de 110.000 cP à 150.000 cP ou de 110.000 cP à 130.000 cP ou de 130.000 cP à 150.000 cP. 12 [0036] Dans différents modes de réalisation, les compositions peuvent être décrites comme une boue ou une pâte qui est prête à être appliquée sur, ou à recouvrir, un matériau électro-actif pour former une électrode, par opposition à une boue qui est trop épaisse ou visqueuse pour être efficacement appliquée pendant la fabrication. En plus de sa capacité de disperser des particules carbonées, le dispersant est, de préférence, thermiquement stable, est électrochimiquement inerte et/ou interfère peu avec la conductivité électrique des particules carbonées. Un dispersant thermiquement stable ou non volatile permet d'évacuer le solvant (par exemple de la N-méthyl-pyrrolidone) et de le recycler pendant la fabrication de l'électrode sans évacuer et/ou dégrader le dispersant. « Electrochimiquement inerte » signifie que le dispersant est stable pendant une utilisation normale de la batterie (par exemple, il ne se dégrade pas ni oxyde à ou en-dessous les tenions de fonctionnement de la batterie), puisqu'une telle dégradation peut influencer de manière négative la performance de la batterie. Par ailleurs, puisque le dispersant recouvre au moins des parties des particules carbonées pour disperser les particules, le dispersant interfère avec, ou réduit, les surfaces de contact conductrices disponibles pour les particules. Il est préférable de choisir un dispersant qui interfère de façon minimale avec la conductivité électrique des particules carbonées. Dans des modes de réalisation dans lesquels les compositions comprennent en plus un ou davantage de matériaux électro-actifs, le dispersant (par exemple de la cellulose éthylique succinylée) est capable de réduire la séparation de phases et/ou la décantation du matériau électro-actif, comme illustré plus loin. Des exemples de dispersants comprennent des dispersants cellulosiques tels que cellulose méthylique, cellulose carboxyméthylique, cellulose éthylique, cellulose hydroxyméthylique, cellulose hydroxyéthylique, cellulose hydroxypropylique, cellulose méthylhydroxyéthylique, cellulose méthylhydroxypropylique, cellulose éthylique succinylée, cellulose méthylique succinylée, cellulose hydroxyméthylique succinylée, cellulose hydroxyéthylique succinylée et cellulose hydroxypropylique succinylée, des polymères vinyliques tels que des résines butyrals polyvinyliques comprenant des résines Kuraray Mowital® B14S, B16H, BA 20 S, B 20H, B30 H, B30 HH, B30 T, B45 H, B60 H, B60 HH, B60 T et B 75 H, des produits Eastman Butvar® B-72, B-74, B-76, B-79, B-90 et B-98, de la polyvinylpyrrolidone comprenant des produits Ashland PVP K-12, K-15, K-30, K60, K-90 et K-120, du polyvinyl caprolactame, des copolymères de polyvinylpyrrolidone tels que l'acétate de polyvinylpyrrolidone-co-vinyl, de la polyvinylpyrrolidone butylée telle que le polymère Ganex® P-904LC, de la polyvinylpolypyrrolidone, du polyvinylpyrrolidone-co-amide de diméthylaminopropylméthacryle, du polyvinylpyrrolidone-co-diméthylaminoéthylméthacrylate, des copolymères imide maléiques tels que le copolymère isobutylène-éthylmaléimide-hydroxyéthylmaléimide (le produit Aquaflex® FX-64), les produits Croda Hypermer® KD-1, CrystaSense® 13 HP5, CrystaSense® MP, les produits DisperBYK-2013, 2150, 2152, 2155 et 2200 produits, de la poly(acrylonitril-co-butadiène), de la poly(acrylonitril-co-butadiène) à terminaison de dicarboxy, et les produits Zeon BM520B, BM720H et BM730H. Les compositions peuvent comprendre une composition de dispersants ou des compositions multiples différentes de dispersants. [0037] Le co-dispersant est adapté pour réduire la viscosité et pour décanter une dispersion, par exemple en empêchant la dispersion de former un gel. Des exemples de codispersants comprennent des molécules monofonctionnelles ayant un point d'ébullition inférieur à 200 °C ; R3 OÙ RI, R2 et R3 peuvent être indépendamment de R,-N-R2 l'hydrogène ou un groupe alkyle tel que -CH3, -C2H5 et -C3H7, et au moins un parmi RI, R2 et R3 est un groupe alkyle; des molécules cycliques à base d'amine ayant un point d'ébullition inférieur à 200 °C telles que la pipéridine et la N-méthyl-pipéridine; des molécules bifonctionnelles avec un groupe hydroxy et un groupe d'amine qui présente un point d'ébullition inférieur à 200 °C; OÙ R1 et R2 peuvent être indé- R'-N-Re-OH pendamment de l'hydrogène ou un groupe alkyle tel que -CH3, -C2H5 et -C3H7, et R4 est un groupe alkyle tel que -CH2, -C2H4 et -C3H6; des molécules bifonctionnelles avec deux groupes d'amine R2 R6 OÙ R1 et R2 peuvent être indépendamment de R1-1\t-R4-11\1-R5 l'hydrogène ou un groupe alkyle tel que -CH3, -C2H5 et -C3H7, R4 est un groupe alkyle tel que -CH2, -C2H4 et -C3H6, et R5 et R6 peuvent être indépendamment de l'hydrogène ou un groupe alkyle tel que -CH3, -C2H5 et -C3H7. Les compositions peuvent comprendre une composition de co-dispersants ou des compositions multiples différentes de co-dispersants. [0038] La concentration totale du (ou des) dispersant(s) et/ou, le cas échéant, du (ou des) co- dispersant(s), dans la composition peut varier en fonction de la (ou des) composition(s) du (ou des) dispersant(s) et/ou du (ou des) co-dispersant(s) utilisé(s), et du (ou des) type(s) spécifique(s) et concentrations de particules carbonées, du polymère et du solvant. Dans certains modes de réalisation, la concentration du (ou des) dispersant(s)et/ou du (ou des) co-dispersant(s) est exprimée le mieux comme un rapport entre le(s) dispersant(s) et/ou le(s) co-dispersant(s), d'une part, et les particules carbonées, d'autre part, en poids. Le rapport des poids entre dispersant(s) et/ou codispersant(s) et les particules carbonées peut aller de 1: 100 à 50: 100. Le rapport des poids entre dispersant(s) et/ou co-dispersant(s) et les particules carbonées peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : 1:100 à 40:100 ou 1:100 à 30:100 ou 1:100 à 20:100 ou 1:100 à 10:100 ou 10:100 à 50:100 ou 10:100 à 40:100 ou 14 10:100 à 30:100 ou 10:100 à 20:100 ou 20:100 à 50:100 ou 20:100 à 40:100 ou 20:100 à 30:100 ou 30:100 à 50:100 ou 30:100 à 40:100 ou 40:100 à 50:100. [0039] S'occupant maintenant du polymère comprenant un groupement anhydride maléique, ou d'un polymère dérivé de l'anhydride maléique, il est considéré que le polymère est en mesure de capter de l'eau formée pendant les cycles de la batterie et de créer des canaux de lithium-ion qui, tous les deux, sont considérés comme améliorant la performance de la batterie (par exemple en augmentant la durée de vie et/ou en améliorant la capacité résiduelle). Le polymère a, en général, la structure : R1 où R1 est un groupe alkyléther, R2 est de l'hydrogène, etc. C 2:-/C 2 / 0 Dans certains modes de réalisation, le polymère a un poids moléculaire moyen allant de 1.000 Dalton à 700.000 Dalton. Des exemples de polymères comprennent poly(anhydride d'éthylène maléique), poly(anhydride d'isobutylène maléique), poly(anhydride de méthyl-vinyl-éther maléique), poly(anhydride d'octadécène maléique), poly(anhydride maléique), poly(anhydride de propylène maléique), anhydride maléique greffé de polyisoprène, poly(anhydride de vinyl-acétate maléique) et poly(anhydride de styrène-co-maléique). Les compositions peuvent comprendre une composition de polymère dérivé d'anhydride maléique ou des compositions multiples différentes de polymères dérivés d'anhydride maléique. [0040] La concentration du polymère dérivé d'anhydride maléique dans la composition peut varier en fonction de la (ou des) composition(s) du polymère utilisé et du (ou des) type(s) spécifique(s) et concentrations des particules carbonées, du (ou des) dispersant(s), du (ou des) co-dispersant(s) et du solvant. Dans certains modes de réalisation, les compositions comprennent 0,1 % en poids à 5,0 % en poids du polymère. La concentration du polymère peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes : : 0.1 % en poids à 4% en poids ou 0.1 % en poids à 3 % en poids ou 0.1 % en poids à 2 % en poids% ou 0.1 % en poids à 1 % en poids ou 1 % en poids à 5 % en poids ou 1 % en poids à 4 % en poids ou 1 % en poids à 3 % en poids ou 1 % en poids à 2 % en poids ou 2 % en poids à 5 % en poids ou 2 % en poids à 4 % en poids ou 2 % en poids à 3 % en poids ou 3 % en poids à 5 % en poids ou 3 % en poids à 4 % en poids ou 4 % en poids à 5 % en poids. Dans différents modes de réalisation, la concentration du polymère est exprimée comme un rapport entre le polymère et les particules carbonées, en poids. Le rapport des poids entre le polymère et les particules carbonées peut aller de 0,1 : 100 à 25 : 100. Le rapport des poids entre le polymère et les particules carbonées peut avoir ou comprendre, par exemple, une des plages suivantes :0,1:100 à 20:100 ou 0,1:100 à 15:100 ou 0,1:100 à 10:100 ou 0,1:100 à 5:100 ou 5:100 à 25:100 ou 5:100 à 20:100 ou 5:100 à 15:100 ou 5:100 à 10:100 ou 10:100 à 25:100 ou 10:100 à 20:100 ou 10:100 à 15:100 ou 15:100 à 25:100 ou 15:100 à 20:100 ou 20:100 à 25:100. [0041] Le solvant peut être tout liquide qui est adapté pour une utilisation avec les constituants des compositions décrites ici et adapté pour être utilisé pour la fabrication de l'électrode souhaitée. Le solvant peut être anhydride, polaire et/ou aprotique. Dans certains modes de réalisation, le solvant présente une forte volatilité si bien que, pendant la fabrication, il peut être enlevé facilement (par exemple évaporé) en réduisant en même temps le temps de séchage et les coûts de fabrication. Des exemples de solvants sont, par exemple, la N-méthyl-pyrrolidone (NMP), l'acétone et de l'eau. [0042] Des procédés de préparation des compositions comprend, en général, combiner les constituants de compositions et former un mélange homogène (par exemple en malaxant). Les procédés ne sont pas particulièrement limités à un ordre particulier dans lequel les constituants individuels des compositions sont à ajouter ni à un procédé particulier de malaxage. Comme un exemple, le dispersant et les particules carbonées sont mélangés dans le solvant pour former une dispersion et le polymère dérivé d'anhydride maléique est ajouté ensuite à la dispersion. [0043] Les compositions peuvent être utilisées pour la fabrication d'une variété de dis- positifs de stockage d'énergie, tels que les batteries lithium-ion. Comme un exemple, les compositions peuvent être utilisées pour fabriquer une composition de cathode pour une batterie lithium-ion. La composition de cathode comprend typiquement un mélange comportant les compositions décrites ici, un ou davantage de matériaux électro-actifs et, en option, un liant. [0044] Tel qu'utilisé ici, un « matériau électro-actif » signifie un matériau adapté pour être soumis à des réactions électrochimiques réversibles Faraday-iques et/ou capacitives. Dans certains modes de réalisation, le matériau électro-actif est un composé à base de lithium-ion. Des matériaux électro-actifs sont décrits, par exemple, dans Manthiram, ACS Cent. Sci. 2017, 3, 1063-1069 ; et Korthauer, Lithium-Ion Batteries : Basics and Applications, Springer Berlin Heidelberg, 14 Février 2018. Des exemples de matériaux électro-actifs comprennent ceux choisis parmi au moins un de : LiMP04, où M représente un ou davantage de métaux choisis parmi Fe, Mn, Co et Ni; LiM'02, où M' représente un ou davantage de métaux choisis parmi Ni, Mn, Co, Al, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Ga et Si; Li(M")204, un ou davantage de métaux choisis parmi Ni, Mn, Co, Al, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Ga et Si (par exemple Li(Mn(M"))204) ; et Lii'(NiyCoi y ,Mnz)i ,02, où x va de 0 à 1, y va de 0 à 1 et z va de 0 à 1. 16 [0045] Dans d'autres modes de réalisation, le matériau électro-actif est choisi parmi au moins un de LiNi02; LiNixAly02 où x varie de 0,8 à 0,99, y varie de 0,01 à 0,2 et x+y=1; LiCo02"LCO"; LiMn204; Li2Mn03; LiNi05Mn1504; LiFe,MnyCo,PO4 où x varie de 0,01 à 1, y varie de 0,01 à 1, z varie de 0,01 à 0,2 et x+y+z=1; et LiNii yMn, Coy02 où x va de 0,01 à 0,99 et y va de 0,01 à 0,99. [0046] Dans d'autres modes de réalisation, le matériau électro-actif est choisi parmi au moins un de Li2Mn03; LiNii yMn,Coy02 où x va de 0,01 à 0,99 et y va de 0,01 à 0,99; LiNi05Mn1504; Lii'(NiyCoi y ,Mnz)1,02 ("NCM"), Lii'(NiyCoi y zAlz )1 ,0 2 ("NCA", par exemple, LiNi08Co0.15A10.0502), où x va de 0 à 1, y va de 0 à 1, et z va de 0 à 1; et des compositions en couches contenant au moins une d'une phase Li2Mn03 et d'une phase LiMn203. Des compositions en couches sont décrites, par exemple, dans West et al., Journal of Power Sources, 204 (2012) 200-204 ; et Kim et al., Journal of The Electrochemical Society, 160 (1) A31-A38 (2013). [0047] Dans certains modes de réalisation, l'électrode comprend un mélange de matériaux électro-actifs ayant un spinelle de Mn doté de nickel et une composition riche en Mn en couches. Le spinelle de Mn doté de nickel peut avoir la formule LiNi0,5Mn1,504, et la composition riche en Mn en couches peut contenir une phase Li2Mn03, une phase LiMn203 ou un mélange ayant la formule xLi2Mn03(1-x)LiM02 (M=Ni, Co, Mn), 0