Brevet FR3134923A1 — publié le 20231027

« Batterie Lithium-ions nouvelle génération et procédé de fabrication associé » Cathode pour batterie Lithium-Ions comprenant une couche d’un matériau conducteur agencée pour collecter le courant circulant à travers la cathode, dit substrat de la cathode, une couche de Nanotubes de carbone (NTC) alignés en contact électrique avec le substrat de la cathode et s’étendant principalement perpendiculairement par rapport au substrat de la cathode, du Soufre solide qui tapisse, au moins en partie, une paroi externe des NTCs et une couche solide de Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ), dite couche externe de Li 2 SO 4 , recouvrant la couche de NTCs de sorte à former un empilement de couches dans lequel la couche de NTCs est comprise entre le substrat de la cathode et la couche externe de Li 2 SO 4 . Figure pour l’abrégé : Figure 5 Batterie Lithium-ions nouvelle génération et procédé de fabrication associé La présente invention appartient au domaine technique des batteries à haute énergie nouvelle générations. L’invention concerne une cathode à base de Soufre pour batteries Lithium-ion, dite LIB. L’invention porte en particulier une cathode à base de Soufre pour batteries Silicium lithié – Soufre. Enfin, l’invention porte sur le procédé de fabrication d’une telle cathode et d’une telle batterie. Etat de la technique antérieure Parmi les différents systèmes de stockage de l’énergie sous forme chimique, la batterie lithium-ion, dit LIB, s’est imposée depuis une trentaine d’années du fait de l’énergie et de la puissance que ce type de dispositif peut restituer. Cette technologie s’est largement développée et est utilisée dans la quasi-totalité des applications électroniques nomades ainsi que dans les véhicules électriques les plus récents au détriment des autres batteries rechargeables. Jusqu'à présent, la plupart des batteries commerciales Lithium-ion utilisent du graphite comme matériau d'anode. Le graphite a l'avantage d'être un matériau peu coûteux et très abondant. Il a également une conductivité électrique élevée et une capacité spécifique théorique de 370 mAh/g. On trouve principalement des cathodes dans les batteries Lithium-ions structurées en couches de type LiMO 2 , où M est un métal tel que le Nickel, le Fer, le Cobalt, le Manganèse ou un mélange de ces métaux. A titre d’exemple, on connait l’utilisation de cathodes à base d’olivines LiMPO 4 ou de spinelle LiM 2 O 4 . Parmi ces matériaux de cathode, LiNi 1 /3Mn 1 /3Co 1 /3O 2 est la cathode la plus utilisée en raison de son moindre coût, de sa moindre toxicité, et d'une meilleure stabilité au cyclage même à haute température. Cette cathode présente une capacité spécifique théorique d'environ 100 mAh/g. Aujourd'hui, la technologie des LIBs a atteint 87 % de sa limite de densité d'énergie commercialement réalisable ; l'acquisition des 13 % restants sera coûteuse et lente avec des retours sur investissements très limités. Le contexte environnemental et énergétique actuel et les limitations des batteries Lithium-ion motivent la recherche de nouvelles technologies de batterie, moins onéreuses, ayant un impact écologique moins important, s’affranchissant de l’utilisation de métaux problématiques et se raréfiant, tel le cobalt, et délivrant des densités de puissance et d’énergie plus élevées. Dans le but d'accroître la densité d'énergie de ces systèmes électrochimiques, une des solutions consiste à maximiser le stockage du lithium dans les matériaux hôtes. Ceci peut-être réaliser par l’augmentation de la matière active par unité de surface et en utilisant des matériaux ayant une grande capacité de stockage. Il s'agit d'augmenter la capacité, à savoir le nombre de charges (mAh) par unité de poids et/ou de volume. L’une des technologies phares et la plus prometteuse envisagée pour les prochaines générations de batteries demeure la technologie Silicium lithié – Soufre. Le Soufre (S) et le Silicium (Si) sont deux matériaux d'électrodes attrayants pour la future génération de batteries en raison de leur abondance, de leur capacité théorique élevée et de leur faible coût. Pour l'électrode positive aussi appelée cathode, le Soufre présente l'avantage d'une haute capacité spécifique (1675 mAh/g), six à dix fois supérieure à celle des cathodes utilisées actuellement dans les batteries commerciales. Pour l'électrode négative aussi appelée anode, le Silicium présente l'avantage d'une haute capacité spécifique (3579 mAh/g), dix fois supérieure à celle des anodes utilisées actuellement dans les batteries commerciales. Cependant, au cours du cycle de décharge et de charge, l'insertion du Lithium dans le Soufre et le Silicium cause d’importantes variations volumiques et donc morphologiques de l'ordre de 80 et 300%, respectivement. Ces variations induisent de fortes contraintes mécaniques entraînant la pulvérisation de la matière active, résultant en une perte de la capacité. De plus, pour la cathode en Soufre, la réduction du Soufre élémentaire entraine la formation d’une chaine intermédiaire de polysulfures de Lithium (Li 2 S x , 3 Un autre problème des électrodes de Soufre et de Silicium réside dans leur faible conductivité électronique, ce qui impose généralement l’ajout de conducteur électronique en quantité non négligeable pour assurer la bonne percolation électronique de l’électrode. Cela constitue un verrou technologique car la conservation de la capacité spécifique nominale de telles électrodes reste un problème majeur non résolu. S’agissant des procédés de mise en œuvre pour les électrodes commerciales actuelles, ils nécessitent l’utilisation de liants conducteurs polymères et/ou d'additifs conducteurs à base de carbone. Les liants et additifs requièrent l’utilisation de composés chimiques polluants et toxiques. La présente invention vise à pallier, au moins en partie, les inconvénients de l’utilisation du Soufre et du silicium dans les batteries de nouvelle génération. Un but de l’invention est, en outre, de proposer une cathode à base de Soufre : - présentant une énergie spécifique supérieure aux cathodes à base de Soufre de l’état de l’art, et/ou - disposant d’une durée de vie supérieure aux cathodes à base de Soufre de l’état de l’art, et/ou - ne réduisant pas, ou peu ou moins que les cathodes à base de Soufre de l’état de l’art, au cours des cycles de décharge et de charge successifs, l’efficacité de la charge et/ou le rendement coulombique d’une batterie dans laquelle une telle cathode est utilisée, et/ou - n’entrainant pas, ou peu ou moins que les cathodes à base de Soufre de l’état de l’art, au cours des cycles de décharge et de charge successifs, d’autodécharge de l’accumulateur et/ou de perte irréversible de capacité d’une batterie dans laquelle une telle cathode est utilisée. Un but de l’invention est, en outre, de proposer une batterie de type Silicium lithié - Soufre : - visant à pallier, au moins en partie, aux inconvénients des LIBs, et/ou - présentant une énergie spécifique supérieure à 270 Wh/kg et/ou - disposant d’une durée de vie d’au moins 2000 cycles charges/décharges. Un but de l’invention est, en outre, de proposer un procédé de fabrication d’une batterie de type Silicium lithié - Soufre : - visant à pallier, au moins en partie, aux inconvénients des procédé de fabrication des LIBs de l’état de la technique, et/ou - ne nécessitant pas l’utilisation de liant ou d’additif durant la fabrication des électrodes. Présentation de l’invention A cet effet, il est proposé une cathode pour batterie Lithium-Ions comprenant : - une couche d’un matériau conducteur, de préférence de l’Aluminium, agencée pour collecter le courant circulant à travers la cathode, dit substrat de la cathode, - une couche de Nanotubes de carbone (NTC) alignés en contact électrique avec le substrat de la cathode et s’étendant, de préférence depuis une de leur extrémité parmi deux extrémités, principalement perpendiculairement par rapport au substrat de la cathode, - du Soufre solide qui tapisse, au moins en partie, une paroi externe des NTCs, et - une couche solide de Sulfate de Lithium (Li 2 SO 4 ), dite couche externe de Li 2 SO 4 , recouvrant, au moins en partie, de préférence en totalité, la couche de NTCs de sorte à former un empilement de couches dans lequel la couche de NTCs est comprise entre le substrat de la cathode et la couche externe de de Li 2 SO 4 , et/ou - du Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ) encapsulant et/ou enveloppant, au moins en partie, le Soufre solide qui tapisse les parois externes des NTCs. De préférence, le Soufre solide forme une couche, continue ou discontinue, et/ou des nanoparticules. La couche et/ou les nanoparticules de Soufre solide présente une épaisseur ou, respectivement, un diamètre inférieur à 20 nm, de préférence, inférieure à 10 nm. De préférence, une épaisseur de Soufre solide inférieure à 20 nm a pour effet de ne pas augmenter significativement la résistance de la couche et/ou des nanoparticules de Soufre solide. De préférence, cet effet est renforcé pour une épaisseur de Soufre inférieure à 10 nm. De préférence, le Li 2 SO 4 est perméable à l’électrolyte. De préférence, le Li 2 SO 4 est imperméable aux polysulfures. De préférence, la couche externe de Li 2 SO 4 et le Li 2 SO 4 recouvrant les le Soufre solide a pour effet de maintenir ou séquestrer les polysulfures, formés par la réduction du Soufre solide lorsque la cathode est en fonctionnement, dans la cathode. Autrement dit, la couche externe de Li 2 SO 4 et le Li 2 SO 4 recouvrant les le Soufre solide a pour effet d’empêcher les polysulfures de diffuser hors de la cathode. De préférence, du Sulfate de Lithium (Li 2 SO 4 ) recouvre et/ou enveloppe, en outre, au moins en partie, de préférence en partie seulement, des NTCs tapissant les parois externes des NTCs. De préférence, la couche externe de Li 2 SO 4 présente une épaisseur inférieure à 10 nm, de préférence inférieure à 8 nm, et/ou supérieure à 3 nm. Le Li 2 SO 4 encapsulant, au moins en partie, le Soufre solide et/ou enveloppant, au moins en partie, des NTCs peut former un film continue ou discontinue, dit couche film interne de Li 2 SO 4 . Le film interne de Li 2 SO 4 peut s’étendre, au moins en partie, dans la couche de NTCs. De préférence, le film interne est un film mince. Le film mince peut présenter une épaisseur inférieure à 10 nm, de préférence inférieure à 8 nm. De préférence, le Soufre solide peut être une quelconque des formes allotropiques connues du Soufre solide. Le Soufre solide peut être de formule S n , où n est le nombre d’atomes de Soufre. De préférence, le Soufre solide peut présenter une structure cyclique. A titre d’exemple non limitatif, le Soufre solide peut être de formule S 6 , S 8 , S 9 , S 10 , S 1 2 , S 18 ou S 20 . De préférence, le Soufre solide est de formule S 8 . Selon l’invention, il peut être entendu par couche un film. De préférence, la couche de NTCs recouvre et/ou est en contact, de préférence direct, avec le substrat de la cathode. De préférence, le substrat de la cathode est recouvert et/ou est en contact, de préférence direct, avec une face ou surface ou côté de la couche de NTCs située du côté opposé à la face ou surface ou côté de la couche de NTCs en contact avec la couche externe de Li 2 SO 4 . De préférence, la cathode ne comprend pas de liant polymère ni d’additifs carboné. De préférence, la couche de Li 2 SO 4 a pour effet d’empêcher la diffusion de Soufre hors de la cathode et/ou la formation de produits intermédiaires polysulfures. De préférence, la couche solide de Li 2 SO 4 recouvre et/ou en contact, de préférence direct, avec l’autre extrémité des NTCs et/ou avec une face ou surface ou côté, dite face ou surface ou côté externe, de la couche de NTCs située du côté opposé à la face ou surface ou côté de la couche de NTCs en contact avec le substrat de la cathode. La couche de Li 2 SO 4 peut former un enrobage de la couche de NTCs. De préférence, la couche solide de Li 2 SO 4 forme une couche ou interface externe de la cathode. De préférence, la couche ou la surface externe, formée par la couche solide de Li 2 SO 4 , est destinée à être portée en contact avec un élément poreux ou un séparateur imbibé d’électrolyte dans une cellule Lithium-ions. De préférence, la couche de Li 2 SO 4 présente une épaisseur supérieure à 25 nm, de préférence encore à 50 nm, de manière davantage préférée à 75 nm et de manière encore davantage préférée à 100 nm et/ou inférieure à 2000 nm, de préférence encore à 1000 nm, de manière davantage préférée à 750 nm et de manière encore davantage préférée à 500 nm. De préférence, les NTCs de la cathode : - présentent une longueur est supérieure à 10 µm, de préférence à 30 µm et/ou est inférieure à 500 µm, de préférence à 250 µm, et/ou - comprennent entre deux et dix parois et/ou, de préférence, présentent un diamètre compris entre 4 et 16 nm, de préférence comprennent entre trois et cinq parois et/ou, de préférence encore, présentent un diamètre compris entre 5 et 8 nm, et/ou - présentent une densité comprise entre 1.10 1 1 et 1.10 12 tubes/cm². Les NTCs ont pour effet d'augmenter la surface spécifique de l'électrode et/ou d'assurer un transfert de charge rapide entre la couche de matériau conducteur et les nanoparticules de Soufre et/ou de conférer à l’électrode une meilleure résistance à l’expansion volumique sans subir de dégradation et/ou de fournir un support physique très conducteur. De préférence, une charge massique en Soufre des nanoparticules de Soufre S 8 est supérieure à 1,5 mg/cm². Dans le cas des particules solides de Soufre, les particules vont gonfler et se rétracter de manière importante lors des cycles de charges/décharges consécutifs. Selon l’invention, la charge massique en nanoparticules de Soufre est agencée pour que les nanoparticules de Soufre soient suffisamment espacées en raison de leur gonflement. Pendant la décharge, le Soufre solide se dissout dans l’électrolyte puis subit une réduction pour finalement précipiter sous forme de sulfure de lithium (Li 2 S) dans une cathode. La précipitation de Li 2 S a lieu à l'interface avec l’électrolyte. Le volume molaire partiel de Li 2 S est de 2,768.10 −5 m 3 /mol, tandis que le volume molaire partiel de Soufre solide (S 8 ) est de 1,239.10 −4 m 3 /mol. Considérant que chaque mole de Soufre solide peut se dissocier en huit moles de Li 2 S, la conversion complète d'une mole de S 8 en Li 2 S occupe 76 % d'espace supplémentaire. La faible densité des nanoparticules de Soufre permet que leur taille varie peu lors des cycles de charges/décharges consécutifs. Selon l’invention, il est également proposé une batterie Lithium-Ions, dit LIB, comprenant la cathode selon l’invention. De préférence, la LIB ne comprend pas de liant polymère ni d’additifs de carbone. De préférence, la LIB selon l’invention est dite « de nouvelle génération ». Le couplage de ces deux électrodes de grande capacités, une électrode de Silicium (3579 mAh/g) et une électrode Soufre (1675 mAh/g), permet d'obtenir une tension de cellule moyenne de 2,15 V et une énergie spécifique théorique de 1982 Wh/kg (basée sur les deux électrodes), qui est d'un ordre de grandeur supérieur à celui des LIB traditionnels. De préférence, la LIB comprend : - une anode à base de, ou comprenant des, nanoparticules de Silicium, de préférence greffées sur des NTCs, - un élément poreux disposé entre la cathode et l’anode. De préférence, l’anode ne comprend pas de liant polymère ni d’additifs de carbone. De préférence, les nanoparticules de Silicium sont composées de Silicium amorphe. De préférence, les nanoparticules de Silicium présentent une taille supérieure à 1 nm, de préférence à 2 nm, de préférence encore à 5 nm et/ou inférieure à 50 nm, de préférence à 40 nm, de préférence encore à 30 nm. De préférence, l’élément poreux est une membrane. L’élément poreux peut être formé d’un empilement de deux couches distinctes. De préférence, l’anode de la LIB comprend : - une couche d’un matériau conducteur, de préférence du cuivre, agencée pour collecter le courant circulant à travers l’anode, dit substrat de l’anode, - une couche de Nanotubes de carbone (NTC) alignés en contact électrique avec le substrat de l’anode et s’étendant, de préférence depuis une de leur extrémité, principalement perpendiculairement par rapport audit substrat de l’anode, - des nanoparticules de Silicium qui tapissent, au moins, de préférence uniquement, la paroi externe d’au moins une partie des NTCs, de préférence la paroi externe des NTCs. De préférence, la couche de NTCs recouvre et/ou est en contact, de préférence direct, avec le substrat de l’anode. De préférence, le substrat de l’anode est recouvert et/ou est en contact, de préférence direct, avec une face ou surface ou côté de la couche de NTCs située du côté opposé à la face ou surface ou côté, dite face ou surface ou côté externe, de la couche de NTCs destinée à être en contact avec l’élément poreux. De préférence, l’élément poreux recouvre et/ou en contact, de préférence direct, avec l’autre extrémité des NTCs et/ou avec la face externe de la couche de NTCs située du côté opposé à la face ou surface ou côté de la couche de NTCs en contact avec le substrat de la cathode. De préférence, la taille des nanoparticules de Silicium est supérieure à 2 nm, de préférence encore à 5 nm et/ou est inférieure à 50 nm, de préférence encore à 40 nm et de manière davantage préférée à 30 nm. De préférence, une charge massique en Silicium des nanoparticules de Silicium de l’anode est supérieure ou égale à 2 mg/cm². De préférence, la charge massique en Silicium des nanoparticules de Silicium de l’anode est supérieure ou égale à 0,01 mg/cm², de préférence encore à 0,1 mg/cm², de manière préférée à 1 mg/cm², de manière davantage préférée à 2 mg/cm², de manière encore davantage préférée à 2,5 mg/cm², de manière particulièrement préférée à 3 mg/cm², de manière tout particulièrement préférée à 3,5 et de manière davantage préférée entre toutes à 4 mg/cm². De préférence, la charge massique en Silicium des nanoparticules de Silicium de l’anode est inférieure ou égale à 5 mg/cm². De préférence, la charge massique en Silicium des nanoparticules de Silicium de l’anode est égale à 4,5 mg/cm². Selon l’invention, il est également proposé un procédé de fabrication d’une cathode, de préférence d’une cathode selon l’invention, de préférence encore une cathode pour, ou destinée à être intégrée dans, une batterie Lithium-Ions, dite LIB, de manière davantage préférée dans une LIB selon l’invention. Le procédé comprenant les étapes consistant à : - obtenir, ou fournir, une électrode, dite étape d’obtention de l’électrode, comprenant une couche d’un matériau conducteur, agencée pour collecter le courant circulant à travers la cathode, dit substrat de l’électrode, depuis laquelle s’étend, principalement perpendiculairement, une couche de Nanotubes de carbone (NTC) alignés en contact électrique avec le substrat de l’électrode, puis - recouvrir ou déposer sur une face ou surface ou un côté de la couche de NTCs, située du côté opposé à une face ou surface ou un côté, dite face ou surface ou côté externe, de la couche de NTCs en contact électrique avec le substrat de l’électrode, avec une solution, dite solution soufrée, comprenant du Soufre solide pour former un revêtement, ou recouvrir ou revêtir ou greffer ou tapisser ou former un revêtement, de Soufre solide qui tapisse, au moins une partie une paroi externe des NTCs, puis - recouvrir avec ou déposer sur la face externe de la couche de NTCs une solution comprenant du Sulfate de Lithium (Li 2 SO 4 ) dissous pour former une couche solide de Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ) recouvrant la couche NTCs. De préférence, l’étape consistant à recouvrir la face de la couche de NTCs, située du côté opposé à la face de la couche de NTCs en contact électrique avec le substrat de l’électrode, avec la solution de Li 2 SO 4 peut consister à déposer une goutte ou un film ou une pellicule de la solution de Li 2 SO 4 sur la face de la couche de NTCs, située du côté opposé à la face de la couche de NTCs en contact électrique avec le substrat de l’électrode. De préférence, la solution de Li 2 SO 4 est une solution aqueuse de Li 2 SO 4 . De préférence, le procédé comprend, préalablement à l’étape consistant à former la couche solide de Li 2 SO 4 , une étape de séchage de la solution de soufrée tapissant, au moins en partie, la paroi externe des NTCs. De préférence, le procédé comprend, préalablement à l’étape consistant à sécher la solution soufrée, une étape de rinçage de la cathode, de préférence une étape de rinçage de la solution soufrée déposée sur la face externe de la couche de NTCs. De préférence, le procédé comprend, subséquemment à l’étape consistant à recouvrir la face de la couche de NTCs avec la solution comprenant du Li 2 SO 4 dissous, une étape de séchage du Li 2 SO 4 . De préférence, le procédé comprend, préalablement à l’étape de séchage du Li 2 SO 4 . De préférence, l’étape consistant à recouvrir la face externe de la couche de NTCs avec la solution soufrée et/ou avec la solution comprenant du Li 2 SO 4 dissous comprend une étape de pénétration desdites solution dans la couche de NTCs en direction du substrat, de préférence encore jusqu’au substrat. De préférence, l’étape de pénétration de la solution soufrée dans la couche de NTCs a pour effet d’encapsuler et/ou d’envelopper, au moins en partie, le Soufre solide qui tapisse les parois externes des NTCs avec du Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ). De préférence, la solution soufrée comprend, en outre, une poudre de Soufre solide, pouvant contenir des ou être constituée de nanoparticules de Soufre solide, un solvant polaire, de préférence aprotique ou protique, de préférence encore de l’alcool isopropylique et/ou de la N-methyl-2-pyrrolidone, et du disulfure de carbone. Ces solvants sont cités à titre d’exemple. Il existe d’autre solvants adaptés que l’homme du métier saura à même de choisir. De préférence, un ratio volumique, V SCS /V SP , entre un volume de disulfure de carbone, noté V SCS , et un volume de solvant polaire, noté V SP , est compris entre 10 et 30 %. De préférence, le ratio volumique V SCS /V SP est supérieur ou égal à 10 %, de préférence à 12 %, de préférence encore à 14 %, de manière préférée à 15 %, de manière davantage préférée à 16 %, de manière encore davantage préférée à 18 % et de manière davantage préférée entre toutes entre 20 %. De préférence, le ratio volumique V SCS /V SP est inférieur ou égal à 30 %, de préférence à 28 %, de préférence encore à 26 %, de manière préférée à 25 %, de manière davantage préférée à 24 %, de manière encore davantage préférée à 22 % et de manière davantage préférée entre toutes à 20 %. De préférence, le procédé de fabrication d’une cathode comprend l’étape, dite de traitement plasma, consistant à traiter les NTCs de l’électrode, de préférence à traiter l’électrode, avec un plasma froid ou athermique et/ou de vapeur d’eau ; l’étape de traitement plasma est mise en œuvre préalablement à l’étape consistant à recouvrir la couche de NTCs avec la solution soufrée et subséquemment à l’étape d’obtention de l’électrode. L’étape de traitement plasma a pour effet de créer des défauts sur la paroi externe des NTCs. A titre d’exemple, l’étape de traitement peut être réalisée par irradiation ionique. De préférence, l’étape de traitement plasma comprend, en outre, une accélération, par polarisation, de, tout ou partie, des espèces présentent dans le plasma vers l’électrode. De préférence, l’étape d’obtention de l’électrode comprend une étape de synthèse des NTCs sur le substrat de l’électrode par dépôt chimique en phase vapeur par filaments chauds, ladite étape de synthèse comprend : - la disposition du substrat de l’électrode à équidistance de quatre filaments chauds alignés, de préférence longitudinalement, - un balayage d’un gaz, comprenant des précurseurs parallèlement aux filaments chauds. De préférence, le gaz comprenant les précurseurs comprend de l’hydrogène gazeux et des précurseurs gazeux carbonés, tels que par exemple, du méthane et/ou d’acétylène, de l’éthylène, de propan-2-ol, et de carbone monoxyde. De préférence, le procédé comprend, préalablement à l’étape de synthèse des NTCs, une étape de dépôt d’une couche, dite couche barrière, d’une épaisseur comprise entre 5 et 80 nm, de préférence entre 10 et 50 nm, d’oxyde d’Aluminium (Al 2 O 3 ) déposée sur le substrat d’électrode et d’une couche de Fer, dite couche de catalyseur, déposée sur la couche barrière, d’une épaisseur comprise entre 1 et 30 nm. Le procédé de fabrication de la cathode selon l’invention est particulièrement adapté, de préférence encore spécialement conçu, pour mettre en œuvre la cathode selon l’invention. Ainsi, toute caractéristique du procédé de fabrication de la cathode selon l’invention peut être intégrée dans la cathode selon l’invention et inversement. Selon l’invention, il est également proposé un procédé de fabrication d’une batterie Lithium-Ions, dit LIB, comprenant les étapes consistant en : - mettre en œuvre le procédé de fabrication d’une cathode selon l’invention, - obtenir ou fournir une anode pour la LIB, - assembler la LIB en intercalant un élément poreux entre la cathode et l’anode. De préférence, le procédé de fabrication d’une LIB comprend l’étape consistant à sceller, dans un milieu dépourvu d’oxygène gazeux, la cathode, l’élément poreux et l’anode pour former la LIB. De préférence, le procédé de fabrication d’une LIB comprend l’étape consistant à imbiber l’élément poreux avec de l’électrolyte. Le procédé de fabrication de la LIB selon l’invention est particulièrement adapté, de préférence encore spécialement conçu, pour mettre en œuvre la LIB selon l’invention. Ainsi, toute caractéristique du procédé de fabrication de la LIB selon l’invention peut être intégrée dans la LIB selon l’invention et inversement. Description des figures D’autres avantages et particularités de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants : la illustre trois images en microscopie électronique à balayage de trois collecteurs de courant nanostructurés selon l’invention dont les tapis de nanotubes de carbone verticalement alignés présentent des épaisseurs de 30, 60 et 150 µm, la est une image en microscopie électronique à transmission de nanotubes de carbone d’un mode de réalisation d’une cathode dont les nanotubes de carbone sont revêtus de Soufre solide et une représentation schématique d’une telle électrode dont les nanotubes de carbone sont revêtus de Soufre solide, la est une image en microscopie électronique à balayage d’une partie du film de nanotube de carbone revêtus de nanoparticules de Silicium d’un mode de réalisation d’une anode selon l’invention et une représentation schématique d’une telle anode, la est une image en microscopie électronique à transmission de nanotubes de carbone d’un mode de réalisation d’une cathode dont les nanotubes de carbone sont revêtus d’une couche solide de Sulfate de Lithium solide et une représentation schématique d’une cathode selon l’invention, la est une représentation schématique d’une batterie Lithium-ions selon l’invention, la est un graphique illustrant l’évolution de la capacité spécifique et de la capacité surfacique de la cathode 1 contre du lithium métallique selon l’invention pour 500 cycles de décharge à un taux de décharge de C/3, la est un graphique illustrant l’évolution de la capacité spécifique et de la capacité surfacique de la cathode 1 contre du lithium métallique selon l’invention pour 1000 cycles de décharge à un taux de décharge de 2C, la est un graphique illustrant la capacité spécifique d’anodes 3 selon l’invention présentant différentes charges massiques en Silicium, contre du lithium métallique, pour 6 cycles de décharge à un taux de décharge de C/20, la est un graphique illustrant l’évolution de la capacité spécifique et de l’efficacité Coulombique de l’anode 3 contre du lithium métallique selon l’invention pour 2000 cycles de décharge à un taux de décharge de C/20 et C/5, la est un graphique illustrant la capacité spécifique et la capacité surfacique d’une batterie Lithium-ions selon l’invention à taux de charge de C/20, la est un graphique illustrant la densité d’énergie d’une batterie Lithium-ions selon l’invention à taux de charge de C/20. Cathode (1) pour batterie Lithium-Ions comprenant : - une couche (41) d’un matériau conducteur agencée pour collecter le courant circulant à travers la cathode, dit substrat de la cathode, - une couche (51) de Nanotubes de carbone (NTC) alignés (9) en contact électrique avec le substrat de la cathode et s’étendant principalement perpendiculairement par rapport au substrat de la cathode, - du Soufre solide (61) qui tapisse, au moins en partie, une paroi externe des NTCs, et - une couche solide (7) de Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ), dite couche externe de Li 2 SO 4 , recouvrant la couche de NTCs de sorte à former un empilement de couches dans lequel la couche de NTCs est comprise entre le substrat de la cathode et la couche externe de Li 2 SO 4 . Cathode (1) selon la revendication 1, comprenant du Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ) (8) encapsulant et/ou enveloppant, au moins en partie, le Soufre solide (61) qui tapisse les parois externes des NTCs (9). Cathode (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle une charge massique en Soufre solide (61) est supérieure à 1,5 mg/cm². Cathode (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la couche externe de Li 2 SO 4 présente une épaisseur inférieure à 10 nm et supérieure à 3 nm. Batterie Lithium-Ions (10), dit LIB, comprenant la cathode (1) selon l’une des revendications 1 à 4. LIB (10) selon la revendication 5, comprenant : - une anode (3) à base de nanoparticules de Silicium (62), - un élément poreux (111, 112) disposé entre la cathode (1) et l’anode. LIB (10) selon la revendication 6, dans lequel l’anode (3) comprend : - une couche (42) d’un matériau conducteur, dit substrat de l’anode, agencée pour collecter le courant circulant à travers l’anode, - une couche (52) de Nanotubes de carbone (NTC) alignés (9) en contact électrique avec le substrat de l’anode et s’étendant principalement perpendiculairement par rapport audit substrat de l’anode, - des nanoparticules de Silicium (62) qui tapissent la paroi externe des NTCs. LIB (10) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel une charge massique en Silicium des nanoparticules de Silicium (62) de l’anode (3) est supérieure à 2 mg/cm². Procédé de fabrication d’une cathode (1), ledit procédé comprenant les étapes consistant à : - obtenir une électrode (15), dite étape d’obtention de l’électrode, comprenant une couche (41) d’un matériau conducteur, agencée pour collecter le courant circulant à travers la cathode, dit substrat de l’électrode, depuis laquelle s’étend, principalement perpendiculairement, une couche (51) de Nanotubes de carbone (NTC) alignés (9) en contact électrique avec le substrat de l’électrode, puis - recouvrir une face (14), dit face externe, de la couche de NTCs, située du côté opposé à une face de la couche de NTCs en contact électrique avec le substrat de l’électrode, avec une solution, dite solution soufrée, comprenant du Soufre solide (61) pour former un revêtement de Soufre solide qui tapisse, au moins une partie, une paroi externe des NTCs, puis - recouvrir la face externe de la couche de NTCs avec une solution comprenant du Sulfate de Lithium (Li 2 SO 4 ) dissous pour former une couche (7) de Sulfate de Lithium solide (Li 2 SO 4 ) recouvrant la couche de NTCs. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la solution soufrée comprend une poudre de Soufre solide, un solvant polaire et du disulfure de carbone, un ratio volumique entre le disulfure de carbone et le solvant polaire est compris entre 10 et 30 %. Procédé selon la revendication 9 ou 10, comprenant une étape, dite de traitement plasma, consistant à traiter les NTCs (9) de l’électrode (15) avec un plasma froid et/ou de vapeur d’eau ; l’étape de traitement plasma est mise en œuvre préalablement à l’étape consistant à recouvrir la couche de NTCs avec la solution soufrée et subséquemment à l’étape d’obtention de l’électrode. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l’étape de traitement plasma comprend, en outre, une accélération, par polarisation, de, tout ou partie, des espèces présentent dans le plasma vers l’électrode (15). Procédé selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel l’étape d’obtention de l’électrode (15) comprend une étape de synthèse des NTCs (9) sur le substrat (41, 42) de l’électrode par dépôt chimique en phase vapeur par filaments chauds, ladite étape de synthèse comprend : - la disposition du substrat de l’électrode à équidistance de quatre filaments chauds alignés, - un balayage d’un gaz, comprenant des précurseurs, parallèlement aux filaments chauds. Procédé selon la revendication précédente, comprenant, préalablement à l’étape de synthèse des NTCs (9), une étape de dépôt d’une couche, dite couche barrière, d’oxyde d’Aluminium (Al 2 O 3 ) d’une épaisseur comprise entre 5 et 80 nm sur le substrat de l’électrode et d’une couche de Fer, dite couche de catalyseur, déposée sur la couche barrière, d’une épaisseur comprise entre 1 et 30 nm. Procédé de fabrication d’une batterie Lithium-Ions (10), dit LIB, comprenant les étapes consistant en : - mettre en œuvre le procédé de fabrication d’une cathode (1) selon l’une des revendications 9 à 14, - obtenir une anode (3) pour la LIB, - assembler la LIB en intercalant un élément poreux (11) entre la cathode et l’anode.