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1. WO2020201650 - ELECTRODE FORMULATION FOR LI-ION BATTERY AND METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRODE BY EXTRUSION AT LOW RESIDENCE TIME

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ FR ]

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication en continu d’une électrode de batterie Li-ion, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :

- introduire tous les constituants de l’électrode à l’état solide, à savoir : de 90 à 98% d’un matériau actif d’électrode, de 0,5 à 3% d’un liant polymère fluoré, de 0,05 à 3% de nanotubes de carbone, de 0,25 à 3% d’au moins une charge conductrice carbonée distincte des nanotubes de carbone, et de 0 à 1 % d’un dispersant, la somme de tous les ingrédients étant de 100%, ainsi qu’un solvant, dans un doseur d’extrudeuse,

- mélanger par compoundage pour obtenir une formulation d’électrode comprenant de 65 à 95% de mélange solide et de 5 à 35% de solvant,

- extruder ladite formulation pendant une durée inférieure à 5 minutes, de préférence comprise entre 30 secondes et 3 minutes, pour obtenir un matériau d’électrode sous forme de pâte de viscosité Brookfield entre 1500 à 20.000 cP,

- appliquer ledit matériau d’électrode sur un support métallique pour obtenir une électrode de batterie Li-ion, et

- calandrer ledit matériau d’électrode.

2. Procédé selon revendication 1 , dans lequel la formulation d’électrode comprend de 70 à 90% de mélange solide pour 10 à 30% de solvant.

3. Procédé selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit mélange solide comprend :

- de 92 à 97% d’un matériau actif d’électrode,

- de 1 à 2% d’un liant polymère fluoré,

- de 0,15 à 2% de nanotubes de carbone,

- de 1 à 3% d’au moins une charge conductrice carbonée distincte des nanotubes de carbone, et

- de 0,25 à 1 % d’un dispersant,

la somme de tous les ingrédients étant de 100%.

4. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le solvant est l’eau ou un solvant organique choisi parmi : la N-méthyl pyrrolidone, le diméthyl sulfoxyde, le diméthylformamide, les cétones, les acétates, les furanes, les alkylcarbonates, les alcools et leurs mélanges.

5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel matériau actif d’électrode est choisi dans le groupe constitué par :

i) les oxydes de métaux de transition à structure spinelle de type LiM2O4, où M représente un atome métallique contenant au moins un des atomes métalliques sélectionnés dans le groupe formé par Mn, Fe, Co et Ni, lesdits oxydes contenant de préférence au moins un atome de Mn et/ou de Ni ;

ii) les oxydes de métaux de transition à structure lamellaire de type LiMO2 où M représente un atome métallique contenant au moins un des atomes métalliques sélectionnés dans le groupe formé par Mn, Fe, Co et Ni ;

iii) les oxydes à charpentes polyanioniques de type LiMy(XOz)n où M représente un atome métallique contenant au moins un des atomes métalliques sélectionnés dans le groupe formé par Mn, Fe et Co, et X représente un des atomes sélectionnés dans le groupe formé par P, Si, Ge, S et As ;

iv) les oxydes à base de vanadium ;

v) le graphite ;

vi) le graphène ;

vil) les nanotubes de carbone ;

viii) le silicium ou ses composites avec le carbone, et

ix) les titanates.

6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le liant polymérique fluoré est choisi dans le groupe constitué par les polymères fluorés définis de la façon suivante :

- ceux comprenant au moins 50% molaire d’au moins un monomère de formule (I) : CFX1 =CX2X3 (I)

où X1 , X2 et X3 désignent indépendamment un atome d’hydrogène ou d’halogène (en particulier de fluor ou de chlore), tels que le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), de préférence sous forme a, le poly(trifluoroéthylène) (PVF3), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), les copolymères de fluorure de vinylidène avec soit l’hexafluoropropylène (HFP), soit le trifluoroéthylène (VF3), soit le tétrafluoroéthylène (TFE), soit le chlorotrifluoroéthylène (CTFE), les copolymères fluoroéthylène / propylène (FEP), les copolymères d’éthylène avec soit le fluoroéthylène/propylène (FEP), soit le tétrafluoroéthylène (TFE), soit le chlorotrifluoroéthylène (CTFE) ; et - (il) ceux comprenant au moins 50% molaire d’au moins un monomère de formule (II) : R-0-CH-CH2 (II)

où R désigne un radical alkyle perhalogéné (en particulier perfluoré), tels que le perfluoropropyl vinyléther (PPVE), le perfluoroéthyl vinyléther (PEVE) et les copolymères d’éthylène avec le perfluorométhylvinyl éther (PMVE), ledit liant étant de préférence le PVDF.

7. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel ledit liant est un fluorure de polyvinylidene choisi parmi les homopolymères de fluorure de vinylidène (VDF) et les copolymères de VDF et d’au moins un autre comonomère dans lesquels le VDF représente au moins 50% en moles, les comonomères polymérisables avec le VDF étant choisis parmi : le fluorure de vinyle, le trifluoroéthylène, le chlorotrifluoroéthylène (CTFE), le 1 ,2- difluoroéthylène, tétrafluoroéthylène (TFE), l’hexafluoropropylène (HFP), les perfluoro(alky vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthylvinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthylvinyl)éther (PEVE), le perfluoro(propylvinyl)éther (PPVE), le perfluoro(1 ,3-dioxozole); le perfluoro(2,2diméthyl-1 ,3dioxozole) (PDD), le produit de formule CF2=CF0CF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est S02F, C02H, CH20H; CH20CN ou CH20P03H, le produit de formule CF2=CF0CF2CF2S02F; le produit de formule F(CF2)nCH20CF=CF2 dans laquelle n est 1 ,2,3,4 ou 5, le produit de formule R1 CH20CF=CF2 dans laquelle R1 est l'hydrogène ou F(CF2)z et z vaut 1 , 2, 3, ou 4; le produit de formule R30CF=CH2 dans laquelle R3 est F(CF2)z et z vaut 1 , 2, 3, ou 4 ou encore le perfluorobutyléthylène (PFBE), le fluoroéthylènepropylène (FEP), le 3,3,3-trifluoropropène, le 2 trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1 -propène, le 2, 3,3,3- tetrafluoropropène ou HFO-1234yf, le E-1 ,3,3,3-tetrafluoropropène ou HFO- 1234zeE, le Z-1 ,3,3,3-tetrafluoropropène ou HFO-1234zeZ, le 1 , 1 ,2,3- tetrafluoropropene ou HFO-1234yc, Ie1 ,2,3,3-tetrafluoropropène ou HFO- 1234ye, le 1 ,1 ,3,3-tetrafluoropropène ou HFO-1234zc et le chlorotetrafluoropropène ou HCFO-1224.

8. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les nanotubes de carbone sont sous forme des agrégats solides de taille entre 1 mm à 5 mm, de préférence entre 200 mm et 3 mm, et sont choisis parmi les nanotubes du type monoparoi, à double paroi ou à parois multiples.

9. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel la charge conductrice carbonée, autre que les nanotubes de carbone, comprend au moins une charge choisie parmi les nanofibres de carbone, les graphènes et le noir de carbone.

10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel ledit dispersant polymérique est choisi parmi la poly(vinyl pyrrolidone), le poly(phényl acétylène), le poly(meta-phénylène vinylidène), le polypyrrole, le poly(para- phénylène benzobisoxazole, le poly(alcool vinylique), et leurs mélanges.

11. Batterie secondaire Li-ion comprenant une anode, une cathode et un électrolyte, dans laquelle la cathode est obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 10.

12. Batterie secondaire Li-ion comprenant une anode, une cathode et un électrolyte, dans laquelle l’anode est obtenue par le procédé selon l’une des revendications 1 à 10.

13. Batterie secondaire Li-ion comprenant une anode, une cathode et un électrolyte, dans laquelle l’anode et la cathode sont obtenues par le procédé selon l’une des revendications 1 à 10.

14. Formulation complète d’électrode de batterie Li-ion comprenant de 65 à 95% de mélange solide et de 5 à 35% de solvant, et de préférence de 70 à 90% de mélange solide pour 10 à 30% de solvant, ledit mélange solide étant tel que défini dans les revendications 3 et 5 à 10, et ledit solvant étant suivant la revendication 4.