Brevet FR3072213A1 (20190412)

REVENDICATIONS1) Composition de cathode utilisable dans une batterie lithium-ion, la composition comprenant une matière active qui comprend un alliage 5 d'oxydes lithiés de nickel, cobalt et aluminium, une charge électriquement conductrice et un liant polymérique, caractérisée en ce que ledit liant polymérique comprend au moins un polymère modifié (Id2) qui est le produit d'une réaction d'oxydation thermique d'un polymère de départ et qui incorpore des groupements oxygénés comprenant des groupements CO, la composition 10 étant susceptible d'être obtenue par voie fondue et sans évaporation de solvant en étant le produit de ladite réaction d'oxydation thermique appliquée à un mélange précurseur comprenant ladite matière active, ladite charge électriquement conductrice, ledit polymère de départ et une phase polymérique sacrificielle. 15\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 1, dans laquelle la composition, obtenue par voie fondue et sans évaporation de solvant, est le produit de ladite réaction d'oxydation thermique qui est appliquée audit mélange précurseur en décomposant ladite phase polymérique sacrificielle 20 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 150° C et 300° C, l'oxygène de ladite atmosphère réagissant avec ledit polymère de départ pour produire ledit au moins un polymère modifié. 25\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la composition est apte à former un film déposé sur un collecteur métallique de courant formant la cathode avec ledit film, avec une épaisseur dudit film égale ou supérieure à 90 pm et de préférence comprise entre 150 pm et 250 pm. 30\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, dans laquelle ladite phase polymérique sacrificielle comprend au moins un 30 poly(alcène carbonate) polyol comportant des groupes d'extrémités dont plus de 50 % en moles comprennent des fonctions hydroxyle.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 4, dans laquelle ledit au moins un poly(alcène carbonate) polyol est un diol aliphatique linéaire choisi parmi les poly(éthylène carbonate) diols et les poly(propylène carbonate) diols de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 500 g/mol et 5000 g/mol, de préférence comprise entre 700 g/mol et 2000 g/mol.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle ladite phase polymérique sacrificielle comprend : - ledit poly(alcène carbonate) polyol de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 500 g/mol et 5000 g/mol, de préférence selon une fraction massique dans ladite phase inférieure à 50 %, et - un poly(alcène carbonate) de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 20 000 g/mol et 400 000 g/mol, de préférence selon une fraction massique dans ladite phase supérieure à 50 %.\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications 4 à 6, dans laquelle la composition comprend en outre un composé réactif polysiloxane ou polyisocyanate, ledit au moins un poly(alcène carbonate) polyol étant fonctionnalisé par greffage sur lesdits groupes d'extrémités de groupements siloxanes ou isocyanates issus dudit composé réactif.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 7, dans laquelle ledit composé réactif est choisi parmi les organodisiloxanes et les organodiisocyanates, étant de préférence un disiloxane aliphatique ou un diisocyanate aliphatique.\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, dans laquelle la composition présente une porosité volumique, obtenue par 31 décomposition de ladite phase polymérique sacrificielle, supérieure à 30 % et de préférence comprise entre 35 % et 60 %.\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications 1 à 9, dans 5 laquelle ledit polymère de départ pour ledit liant polymérique comprend un copolymère acrylonitrile-butadiène non hydrogéné (NBR) et/ou un copolymère acrylonitrile-butadiène hydrogéné (HNBR) qui présente(nt) chacun un taux massique d'unités issues de l'acrylonitrile égal ou supérieur à 40 % et qui est(sont) réticulé(s) par ladite réaction d'oxydation thermique pour donner ledit 10 au moins un polymère modifié.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 10, dans laquelle ledit polymère de départ comprend un dit copolymère acrylonitrile-butadiène hydrogéné (HNBR) qui présente : 15 - un taux massique d'unités issues de l'acrylonitrile égal ou supérieur à 44 %, de préférence égal ou supérieur à 48 %, et/ou - une valeur d'iode, mesurée selon la norme ASTM D5902-05, supérieure à 10 %. 20\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications 1 à 9, dans laquelle ledit polymère de départ est une polyoléfine aliphatique apolaire et dans laquelle ledit au moins un polymère modifié qui en est issu présente une teneur massique en atomes d'oxygène inclusivement comprise entre 2 % et 10 %, de préférence inclusivement comprise entre 3 % et 7 %. 25\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 12, dans laquelle lesdits groupements oxygénés dudit au moins un polymère modifié comprennent desdits groupements CO et des groupements OH, et comprennent des liaisons C=O, C-0 et -OH définissant : 30 - des groupements carbonyles comprenant de préférence des fonctions acide carboxylique, cétone et optionnellement en outre ester, - des groupements aldéhyde, et 32 - des groupements alcool.\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle ladite polyoléfine aliphatique apolaire est choisie dans le groupe 5 constitué par les homopolymères d'une oléfine aliphatique, les copolymères d'au moins deux oléfines aliphatiques et leurs mélanges, étant de préférence : - un homopolymère non halogéné linéaire ou ramifié d'une mono-oléfine aliphatique, de type : * thermoplastique, par exemple choisi parmi les 10 polyéthylènes, les polypropylènes, les polybutènes-1 et les polyméthylpentènes, ou élastomère, par exemple choisi parmi les polyisobutylènes ; ou 15 - un copolymère non halogéné linéaire ou ramifié de deux mono-oléfines aliphatiques, de type : - thermoplastique, par exemple choisi parmi les copolymères éthylène-octène, éthylène-butène, propylène-butène et éthylène-butènehexène, ou 20 - élastomère, par exemple choisi parmi les copolymères d'éthylène et d'une alpha-oléfine tels que les copolymères éthylène-propylène (EPM) et les terpolymères éthylène-propylène-diène (EPDM).\n<CLM>\1\tComposition selon la revendication 14, dans laquelle 25 ladite polyoléfine aliphatique apolaire n'est pas réticulée et présente de préférence 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.\n<CLM>\1\tComposition selon une des revendications précédentes, 30 dans laquelle la composition comprend : - selon une fraction massique supérieure à 85 % et de préférence égale ou supérieure à 90 %, ladite matière active qui est 33 constituée d'un dit alliage d'oxydes lithiés de nickel, cobalt et aluminium de type NCA, - ledit liant polymérique selon une fraction massique inférieure à 5 %, de préférence comprise entre 1 % et 4 %, et 5 - ladite charge électriquement conductrice qui est choisie dans le groupe constitué par les noirs de carbone, les carbones dérivés de cellulose, les graphites expansés, les fibres de carbones, les nanotubes de carbone, les graphènes et leurs mélanges, selon une fraction massique comprise entre 1 % et 10 %, de préférence comprise entre 6 % et 9 %, 10 ladite phase polymérique sacrificielle étant éliminée au moins partiellement par ladite oxydation thermique appliquée audit mélange précurseur.\n<CLM>\1\tCathode de batterie lithium-ion, caractérisée en ce que la 15 cathode comprend un collecteur métallique de courant et un film le recouvrant formé d'une composition selon une des revendications précédentes, ledit film présentant une épaisseur égale ou supérieure à 90 pm obtenue en une seule passe de préparation dudit mélange précurseur par voie fondue et sans solvant et étant apte à résister à l'apparition de fissures ou craquelures après 20 plusieurs cycles de charge-décharge de la cathode au sein de la batterie lithium-ion.\n<CLM>\1\tCathode selon la revendication 17, dans laquelle ledit film présente une épaisseur comprise entre 150 pm et 250 pm et est apte à 25 résister à l'apparition desdites fissures ou craquelures après 20 cycles et de préférence 40 cycles de charge-décharge de la cathode à un régime de C/2.\n<CLM>\1\tCathode selon la revendication 17 ou 18, dans laquelle la cathode est apte à conférer à la batterie lithium-ion l'incorporant un rendement 30 de premier cycle de charge-décharge supérieur à 70 %, ledit premier cycle de charge-décharge étant mis en oeuvre entre 4,3 V et 2,5 V à un régime de C/5. 34\n<CLM>\1\tCathode selon une des revendications 17 à 19, dans laquelle la cathode est apte à conférer à la batterie lithium-ion l'incorporant pour des cycles mis en oeuvre entre 4,3 V et 2,5 V : - une capacité à un régime de C/5 supérieure à 140 mAh/g de 5 cathode, et/ou - une capacité à un régime de C/2 supérieure à 100 mAh/g de cathode, de préférence supérieure à 130 mAh/g de cathode, et/ou - un taux de rétention de capacité à C/2 après 20 cycles et de préférence en outre après 40 cycles par rapport au premier cycle, qui est égal 10 ou supérieur à 95 %.\n<CLM>\1\tBatterie lithium-ion comprenant au moins une cellule comportant une anode, une cathode et un électrolyte à base d'un sel de lithium et d'un solvant non aqueux, caractérisée en ce que la cathode est 15 selon une des revendications 17 à\n<CLM>\1\t22) Procédé de préparation d'une composition selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que le procédé comprend successivement : 20 a) un mélangeage par voie fondue et sans solvant, par exemple dans un mélangeur interne ou une extrudeuse, d'ingrédients de la composition comprenant ladite matière active, ledit polymère de départ, ladite charge électriquement conductrice et ladite phase polymérique sacrificielle, pour l'obtention d'un mélange précurseur de ladite composition, 25 b) un dépôt sous forme de film dudit mélange précurseur sur un collecteur métallique de courant, puis c) ladite 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 150° C 30 et 300° C, pour l'élimination totale ou partielle de ladite phase polymérique sacrificielle et l'obtention dudit au moins un polymère modifié.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 22, dans lequel on met en oeuvre les étapes a), b), c) en une seule passe par un unique dit film obtenu à partir dudit mélange précurseur, ledit film présentant une épaisseur égale ou supérieure à 90 pm et de préférence comprise entre 150 pm et 250 pm. 5\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 22 ou 23, dans lequel ladite phase polymérique sacrificielle comprend au moins un poly(alcène carbonate) polyol comportant des groupes d'extrémités dont plus de 50 % en moles comprennent des fonctions hydroxyle, et de préférence dans lequel 10 ledit au moins un poly(alcène carbonate) polyol est un diol aliphatique linéaire choisi parmi les poly(éthylène carbonate) diols et les poly(propylène carbonate) diols de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 500 g/mol et 5000 g/mol. 15\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 24, dans lequel ladite phase polymérique sacrificielle comprend : - ledit poly(alcène carbonate) polyol de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 500 g/mol et 5000 g/mol, de préférence selon une fraction massique dans ladite phase inférieure à 50 %, et 20 - un poly(alcène carbonate) de masse moléculaire moyenne en poids comprise entre 20 000 g/mol et 400 000 g/mol, de préférence selon une fraction massique dans ladite phase supérieure à 50 %.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 24 ou 25, dans lequel 25 lesdits ingrédients mélangés à l'étape a) comprennent en outre un composé réactif polysiloxane ou polyisocyanate qui réagit lors dudit mélangeage avec ledit au moins un poly(alcène carbonate) polyol en le fonctionnalisant par greffage sur lesdits groupes d'extrémités de groupements siloxane ou isocyanate issus dudit composé réactif, lequel est de préférence choisi parmi 30 les organodisiloxanes, tels que des disiloxanes aliphatiques, et les organodiisocyanates, tels que des diisocyanates aliphatiques. 36\n<CLM>\1\tProcédé selon une des revendications 22 à 26, dans lequel on met en oeuvre l'étape c) par une montée contrôlée en température d'une température de départ de préférence comprise entre 40° C et 60° C à ladite température d'oxydation puis par une isotherme à ladite température 5 d'oxydation, pour décomposer thermiquement ladite phase polymérique sacrificielle et modifier ledit polymère de départ de manière que ledit au moins un polymère modifié présente lesdits groupements oxygénés.\n<CLM>\1\tProcédé selon une des revendications 22 à 27, dans 10 lequel ledit polymère de départ utilisé à l'étape a) comprend un copolymère acrylonitrile-butadiène non hydrogéné (NBR) et/ou un copolymère acrylonitrile-butadiène hydrogéné (HNBR) qui présente(nt) chacun un taux massique d'unités issues de l'acrylonitrile égal ou supérieur à 40 % et qui est(sont) réticulé(s) à l'étape c) par ladite réaction d'oxydation thermique. 15\n<CLM>\1\tProcédé selon une des revendications 22 à 27, dans lequel ledit polymère de départ utilisé à l'étape a) comprend une polyoléfine aliphatique apolaire de préférence choisie dans le groupe constitué par les homopolymères thermoplastiques et élastomères d'une mono-oléfine 20 aliphatique, les copolymères thermoplastiques et élastomères d'au moins deux mono-oléfines aliphatiques et leurs mélanges, ladite polyoléfine aliphatique apolaire étant modifiée à l'étape c) pour donner ledit au moins un polymère modifié qui présente une teneur massique en atomes d'oxygène inclusivement comprise entre 2 % et 10 %, et dans ledit mélange précurseur 25 obtenu à l'étape a).\n<CLM>\1\tProcédé selon une des revendications 24 à 26 et selon la revendication 29, dans lequel ledit polymère de départ et ladite phase polymérique sacrificielle forment deux phases séparées. 30