Brevet FR3072214A1 (20190412)

REVENDICATIONS1) Composition d'électrode utilisable dans une batterie lithium-ion, la composition comprenant une matière active apte à réaliser une insertion/ désinsertion réversible de lithium en ladite électrode, une charge électriquement conductrice et un liant polymérique comprenant au moins une polyoléfine modifiée, caractérisée en ce que ladite au moins une polyoléfine modifiée (If1, lf2) est issue d'une polyoléfine aliphatique apolaire et incorpore des groupements oxygénés CO et OH en présentant une teneur massique en atomes d'oxygène inclusivement comprise entre 2 % et 10 %.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 1, dans laquelle ladite au moins une polyoléfine modifiée (If1, If2) présente une teneur massique en atomes d'oxygène inclusivement comprise entre 3 % et 7 %.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle lesdits groupements oxygénés CO et OH comportent des liaisons C=O, C-0 et -OH définissant : - des groupements carbonyles comprenant de préférence des fonctions acide carboxylique, cétone et optionnellement en outre ester, - des groupements aldéhyde, et - des groupements alcool.\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, dans laquelle ladite polyoléfine aliphatique apolaire est choisie dans le groupe constitué par 25 les homopolymères d'une oléfine aliphatique, les copolymères d'au moins deux oléfines aliphatiques et leurs mélanges_\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 4, dans laquelle ladite polyoléfine aliphatique apolaire est un homopolymère non halogéné linéaire ou ramifié 30 d'une mono-oléfine aliphatique, de type : - thermoplastique, de préférence choisi parmi les polyéthylènes, les polypropylènes, les polybutènes-1 et les polyméthylpentènes, ou - élastomère, de préférence choisi parmi les polyisobutylènes.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 4, dans laquelle ladite polyoléfine aliphatique apolaire est un copolymère non halogéné linéaire ou ramifié de deux mono-oléfines aliphatiques, de type : - thermoplastique, de préférence choisi parmi les copolymères 5 éthylène-octène, éthylène-butène, propylène-butène et éthylène-butène-hexène, ou - élastomère, de préférence choisi parmi les copolymères d'éthylène et d'une alpha-oléfine comme par exemple les copolymères éthylène-propylène (EPM) et les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM). 10\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle ladite polyoléfine aliphatique apolaire présente un taux massique d'unités issues de l'éthylène supérieur à 50 %, étant par exemple un copolymère d'éthylène et de 1-octène et/ou un EPDM. 15\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, dans laquelle ladite au moins une polyoléfine modifiée (If1, If2) est le produit d'une réaction d'oxydation thermique, sous une atmosphère comprenant de l'oxygène selon une pression partielle d'oxygène supérieure à 104 Pa et à une température d'oxydation comprise entre 200° C et 300° C, de ladite polyoléfine aliphatique apolaire avec 20 l'oxygène de ladite atmosphère, ladite réaction d'oxydation thermique étant contrôlée de telle sorte que ladite teneur massique en atomes d'oxygène dans ladite au moins une polyoléfine modifiée soit inclusivement comprise entre 2 % et 10 %.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 8, dans laquelle la composition 25 est obtenue par voie fondue et sans évaporation de solvant, étant le produit de ladite oxydation thermique appliquée à un mélange précurseur qui comprend une phase polymérique sacrificielle polaire, ladite matière active, ladite charge électriquement conductrice et ladite polyoléfine aliphatique apolaire de sorte que ladite phase polymérique sacrificielle polaire et ladite polyoléfine aliphatique apolaire forment deux 30 phases séparées dans ledit mélange précurseur, l'oxydation thermique décomposant ladite phase polymérique sacrificielle polaire.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 8, dans laquelle la composition est obtenue par voie liquide, étant le produit de ladite oxydation thermique appliquée à 35 un mélange précurseur comprenant ladite matière active, ladite charge électriquement conductrice et ladite polyoléfine aliphatique apolaire qui sont dissoutes ou dispersées dans un solvant évaporé antérieurement à ladite oxydation thermique.\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, dans 5 laquelle ledit liant polymérique n'est pas réticulé et est constitué de ladite au moins une polyoléfine modifiée (If1, If2).\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, dans laquelle la composition comprend : 10 - selon une fraction massique supérieure à 85 % et de préférence égale ou supérieure à 90 %, ladite matière active qui comprend un graphite de grade batterie lithium-ion lorsque ladite électrode est une anode, ou, lorsque ladite électrode est une cathode, un alliage d'oxydes lithiés de métaux de transition de préférence choisi dans le groupe constitué par les alliages d'oxydes lithiés de nickel, manganèse et cobalt 15 (NMC) et les alliages d'oxydes lithiés de nickel, cobalt et aluminium (NCA), - ledit liant polymérique selon une fraction massique inférieure à 5 %, de préférence comprise entre 2 % et 4 %, et - ladite charge électriquement conductrice qui est choisie dans le groupe constitué par les noirs de carbone, les graphites expansés, les fibres de 20 carbones, les nanotubes de carbone, les graphènes et leurs mélanges, selon une fraction massique comprise entre 1 % et 8 %, de préférence comprise entre 3 % et 7 %.\n<CLM>\1\tElectrode apte à former une anode ou une cathode de batterie lithium-ion, caractérisée en ce que l'électrode comprend : - un film qui est constitué d'une composition selon une des revendications précédentes et qui présente une épaisseur au moins égale à 50 pm, par exemple entre 50 pm et 100 pm, et - un collecteur métallique de courant en contact avec ledit film.\n<CLM>\1\tElectrode selon la revendication 13, dans laquelle l'électrode est apte à conférer à la batterie lithium-ion l'incorporant un rendement de premier cycle de charge-décharge supérieur à 60 %, ledit premier cycle de charge-décharge étant mis en oeuvre à un régime de C/5 entre 1 V et 10 mV pour une dite anode et entre 4,3 V et 2,5 V pour une dite cathode.\n<CLM>\1\tElectrode selon la revendication 14, dans laquelle ledit film est constitué d'une composition obtenue par voie fondue selon la revendication 10, et l'électrode est apte à conférer à la batterie lithium-ion l'incorporant ledit rendement de premier cycle de charge-décharge qui est supérieur à 75 %. 5\n<CLM>\1\tElectrode selon la revendication 15, dans laquelle l'électrode est une anode comprenant un graphite de grade batterie lithium-ion pour ladite matière active, et est apte à conférer à la batterie lithium-ion l'incorporant pour des cycles mis en oeuvre entre 1 V et 10 mV : 10 - ledit rendement de premier cycle de charge-décharge qui est supérieur à 85 % et de préférence supérieur à 88 %, et/ou - une capacité à un régime de C/5 supérieure à 250 mAh/g d'électrode et de préférence égale ou supérieure à 275 mAh/g d'électrode, et/ou - un taux de rétention de capacité à un régime de C/5 après 20 cycles 15 par rapport au premier cycle qui est égal ou supérieur à 95 % et par exemple de 100 %.\n<CLM>\1\tElectrode selon la revendication 15, dans laquelle l'électrode est une cathode comprenant un alliage d'oxydes lithiés de métaux de transition de préférence choisi dans le groupe constitué par les alliages d'oxydes lithiés de nickel, 20 manganèse et cobalt (NMC) et les alliages d'oxydes lithiés de nickel, cobalt et aluminium (NCA) pour ladite matière active, l'électrode étant apte à conférer à la batterie lithium-ion l'incorporant pour des cycles mis en oeuvre entre 4,3 V et 2,5 V : - ledit rendement de premier cycle de charge-décharge qui est égal ou supérieur à 77 %, et/ou 25 - une capacité à un régime de C/5 supérieure à 125 mAh/g d'électrode, et/ou - une capacité à un régime de C/2 supérieure à 115 mAh/g d'électrode, et/ou - un taux de rétention de capacité à C/2 par rapport au premier cycle 30 qui est égal ou supérieur à 95 % et par exemple de 100 %, après 20 cycles et de préférence en outre après 40 cycles, et/ou - une capacité à un régime de C supérieure à 105 mAh/g d'électrode.\n<CLM>\1\tBatterie lithium-ion comprenant au moins une cellule comportant 35 une anode, une cathode et un électrolyte à base d'un sel de lithium et d'un solvant non aqueux, caractérisée en ce que ladite anode et/ou ladite cathode sont chacune constituées d'une électrode selon une des revendications 13 à\n<CLM>\1\t19) Procédé de préparation d'une composition selon une des 5 revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le procédé comprend successivement : a) un mélangeage d'ingrédients de la composition comprenant ladite matière active, au moins une dite polyoléfine aliphatique apolaire et ladite charge électriquement conductrice, pour l'obtention d'un mélange précurseur de ladite composition, 10 b) un dépôt sous forme de film dudit mélange précurseur sur un collecteur métallique de courant, puis c) une réaction d'oxydation thermique dudit film sous une atmosphère comprenant de l'oxygène selon une pression partielle d'oxygène supérieure à 104 Pa et à une température d'oxydation comprise entre 200° C et 300° C, de préférence 15 supérieure à 240° C et inférieure à 290° C, en contrôlant ladite réaction d'oxydation thermique pour que dans la composition obtenue ladite teneur massique en atomes d'oxygène dans ladite au moins une polyoléfine modifiée (If1, If2) par des groupements oxygénés CO et OH soit inclusivement comprise entre 2 % et 10 %. 20\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 19, dans lequel on met en oeuvre : - l'étape a) par broyage par voie liquide desdits ingrédients dissous ou dispersés dans un solvant, et - l'étape c) par un recuit contrôlé dudit film à ladite température d'oxydation, après évaporation dudit solvant consécutive à l'étape b). 25\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 19, dans lequel on met en oeuvre : - l'étape a) par mélangeage desdits ingrédients par voie fondue et sans évaporation de solvant, lesdits ingrédients comprenant en outre une phase polymérique sacrificielle polaire qui comprend de préférence au moins un polymère d'un alcène 30 carbonate et qui est présente dans ledit mélange précurseur selon une fraction volumique de préférence supérieure à 30 %, ladite polyoléfine aliphatique apolaire et ladite phase sacrificielle polaire formant après ledit mélangeage deux phases séparées dans ledit mélange précurseur, et - l'étape c) par une montée contrôlée en température d'une 35 température de départ de préférence comprise entre 40° C et 60° C à ladite température d'oxydation puis par une isotherme à ladite température d'oxydation, pour éliminer au moins partiellement ladite phase polymérique sacrificielle polaire par décomposition thermique.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 21, dans lequel ladite phase 5 polymérique sacrificielle polaire comprend : - selon une fraction massique dans ladite phase supérieure à 50 %, un poly(alcène carbonate) polyol de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 500 g/mol et 5000 g/mol, et - selon une fraction massique dans ladite phase inférieure à 50 %, un 10 poly(alcène carbonate) de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 20 000 g/mol et 400 000 g/mol.