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FR3146374A1 - Electrode binder, electrode formulation for Li-ion battery and electrode manufacturing method - Google Patents

Electrode binder, electrode formulation for Li-ion battery and electrode manufacturing method Download PDF

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FR3146374A1
FR3146374A1 FR2301938A FR2301938A FR3146374A1 FR 3146374 A1 FR3146374 A1 FR 3146374A1 FR 2301938 A FR2301938 A FR 2301938A FR 2301938 A FR2301938 A FR 2301938A FR 3146374 A1 FR3146374 A1 FR 3146374A1
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FR
France
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electrode
group
formula
monomeric units
perfluoro
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FR2301938A
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French (fr)
Inventor
Lauréline MARCHAL
Stéphane Bizet
Samuel Devisme
Jean-Marc Suau
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Arkema France SA
Original Assignee
Arkema France SA
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Publication date
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Abstract

La présente invention concerne un liant pour électrode d’une batterie secondaire comprenant un polymère fluoré A et un polymère acrylique B, caractérisé en ce que ledit polymère acrylique B comprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2-Li+ et ledit polymère acrylique B a un taux de lithiation d’au moins 30%.The present invention relates to a binder for an electrode of a secondary battery comprising a fluorinated polymer A and an acrylic polymer B, characterized in that said acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more CO2-Li+ functional group(s) and said acrylic polymer B has a lithiation rate of at least 30%.

Description

Liant pour électrode, formulation d’électrode pour batterie Li-ion et procédé de fabrication d’électrodeElectrode binder, electrode formulation for Li-ion battery and electrode manufacturing method

La présente invention concerne de manière générale le domaine du stockage d’énergie électrique dans des batteries de stockage au lithium de type Li-ion. Plus spécifiquement, l’invention concerne un liant pour une électrode. Un autre sujet de l’invention est un procédé pour la préparation d’une électrode en utilisant ledit liant. L’invention concerne également des batteries lithium-ion fabriquées en incorporant ladite électrode.The present invention relates generally to the field of electrical energy storage in lithium storage batteries of the Li-ion type. More specifically, the invention relates to a binder for an electrode. Another subject of the invention is a method for preparing an electrode using said binder. The invention also relates to lithium-ion batteries manufactured by incorporating said electrode.

Arrière-plan technologique de l’inventionTechnological background of the invention

Une cellule élémentaire d’une batterie de stockage Li-ion ou d’une batterie au lithium comprend une anode (à la décharge), et une cathode (également à la décharge) généralement composée d’un composé d’insertion de lithium de type oxyde métallique, tel que LiMn2O4, LiCoO2ou LiNiO2, entre lesquelles est inséré un électrolyte qui conduit les ions lithium.An elementary cell of a Li-ion storage battery or a lithium battery comprises an anode (on discharge), and a cathode (also on discharge) generally composed of a lithium insertion compound of the metal oxide type, such as LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 or LiNiO 2 , between which is inserted an electrolyte which conducts the lithium ions.

Les cellules rechargeables ou secondaires sont plus avantageuses que les cellules primaires (non rechargeables) puisque les réactions chimiques associées qui ont lieu au niveau des électrodes positive et négative de la batterie sont réversibles. Les électrodes de cellules secondaires peuvent être régénérées plusieurs fois en appliquant une charge électrique. De nombreux systèmes d’électrodes avancés ont été développés pour stocker une charge électrique. En parallèle, beaucoup d’efforts ont été consacrés au développement d’électrolytes capables d’améliorer les capacités de cellules électrochimiques.Rechargeable or secondary cells are more advantageous than primary (non-rechargeable) cells since the associated chemical reactions that take place at the positive and negative electrodes of the battery are reversible. Secondary cell electrodes can be regenerated multiple times by applying an electrical charge. Many advanced electrode systems have been developed to store an electrical charge. In parallel, much effort has been devoted to the development of electrolytes capable of improving the capabilities of electrochemical cells.

Pour leur part, les électrodes comprennent généralement au moins un collecteur de courant sur lequel est déposé, sous la forme d’un film, un matériau composite constitué d’un matériau appelé matériau actif parce qu’il possède une activité électrochimique par rapport au lithium, un polymère qui agit comme un liant, plus un ou plusieurs additifs électroniquement conducteurs qui sont généralement du noir de carbone ou du noir d’acétylène, et éventuellement un tensioactif.For their part, the electrodes generally comprise at least one current collector on which is deposited, in the form of a film, a composite material consisting of a material called active material because it has electrochemical activity with respect to lithium, a polymer which acts as a binder, plus one or more electronically conductive additives which are generally carbon black or acetylene black, and possibly a surfactant.

Les liants sont classés parmi les composants appelés composants inactifs puisqu’ils ne contribuent pas directement à la capacité de la cellule. Cependant, leur rôle clé dans le traitement d’électrodes et leur influence considérable sur la performance électrochimique d’électrodes ont été largement décrits. Les principales propriétés physiques et chimiques pertinentes des liants sont la stabilité thermique, la stabilité chimique et électrochimique, la résistance à la traction (fortes adhérence et cohésion), et la flexibilité. L’objectif principal d’utilisation d’un liant est de former des réseaux stables des composants solides des électrodes, c’est-à-dire des matériaux actifs et des agents conducteurs (cohésion). De plus, le liant doit assurer le contact étroit de l’électrode composite au collecteur de courant (adhérence).Binders are classified as inactive components since they do not directly contribute to the cell capacity. However, their key role in electrode processing and their considerable influence on the electrochemical performance of electrodes have been widely described. The main relevant physical and chemical properties of binders are thermal stability, chemical and electrochemical stability, tensile strength (strong adhesion and cohesion), and flexibility. The main purpose of using a binder is to form stable networks of the solid components of the electrodes, i.e., active materials and conductive agents (cohesion). In addition, the binder must ensure the close contact of the composite electrode to the current collector (adhesion).

Le procédé de fabrication actuel d’électrodes de batteries Lithium-ion, le procédé « slurry », fait appel à l’utilisation d’un solvant. Ce procédé consiste à préparer une encre en mélangeant un matériau actif, une charge conductrice et un liant polymère dans un solvant. Cette encre est ensuite déposée sur un collecteur de courant et le solvant est évaporé.The current manufacturing process for lithium-ion battery electrodes, the “slurry” process, uses a solvent. This process consists of preparing an ink by mixing an active material, a conductive filler and a polymer binder in a solvent. This ink is then deposited on a current collector and the solvent is evaporated.

Des procédés de fabrication à sec (sans solvant) sont également connus. Ces procédés éliminent les émissions de composés organiques volatiles et offrent la possibilité de fabriquer des électrodes dotées d’épaisseurs plus grandes (> 120 µm), avec une densité d’énergie plus élevée du dispositif de stockage d’énergie final. Le document US 2019/0305316 divulgue des films d’électrodes par traitement à sec comprenant un liant non fibrillable microparticulaire possédant certaines tailles de particules et un procédé d’obtention d’un film assez flexible pour être manipulé pour un traitement de rouleau à rouleau en utilisant des liants fibrillables. Cependant, les liants fibrillables requièrent un cisaillement supplémentaire en plus de la dispersion des composants. Ceci consomme beaucoup d’énergie et est destructif envers les matériaux actifs. Il est également connu du document US 2020/0313193 des films d’électrodes par traitement à sec comprenant un liant polymérique élastique dans lequel le film d’électrode à sec est autoportant et comprend au plus une quantité non substantielle de polytétrafluoroéthylène. Le document US 2020/0313193 divulgue principalement le polyéthylène, en tant que liant polymérique élastique, qui n’est pas assez stable électrochimiquement pour une utilisation à la fois dans une cathode et une anode des batteries secondaires lithium ion.Dry (solvent-free) manufacturing processes are also known. These processes eliminate volatile organic compound emissions and offer the possibility of manufacturing electrodes with greater thicknesses (>120 µm), with a higher energy density of the final energy storage device. US 2019/0305316 discloses dry processing electrode films comprising a microparticulate non-fibrillable binder having certain particle sizes and a method of obtaining a film flexible enough to be handled for roll-to-roll processing using fibrillable binders. However, fibrillable binders require additional shear in addition to the dispersion of the components. This is energy intensive and destructive to the active materials. Also known from US 2020/0313193 are dry-processed electrode films comprising an elastic polymeric binder, wherein the dry electrode film is self-supporting and comprises at most an insubstantial amount of polytetrafluoroethylene. US 2020/0313193 primarily discloses polyethylene, as the elastic polymeric binder, which is not electrochemically stable enough for use in both a cathode and an anode of lithium ion secondary batteries.

Il existe le besoin d’un liant offrant une bonne résistance électrochimique, apportant une bonne adhésion sur collecteur de courant métallique via un procédé de fabrication sans solvant et permettant d’améliorer la conductivité de l’électrode. Il est en outre important que ledit liant ait une haute affinité avec les autres ingrédients de la formulation sans solvant ceci afin que lors du pressage ce liant apporte une cohésion intime.There is a need for a binder that provides good electrochemical resistance, provides good adhesion to the metal current collector via a solvent-free manufacturing process and improves the conductivity of the electrode. It is also important that the binder has a high affinity with the other ingredients of the solvent-free formulation so that during pressing, the binder provides intimate cohesion.

Selon un premier aspect, la présente invention concerne un liant comprend un polymère fluoréAet un polymère acryliqueB, caractérisé en ce que ledit polymère acryliqueBcomprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2 -Li+et ledit polymère acryliqueBa un taux de lithiation d’au moins 30%According to a first aspect, the present invention relates to a binder comprising a fluorinated polymer A and an acrylic polymer B , characterized in that said acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more functional group(s) CO 2 - Li + and said acrylic polymer B has a lithiation rate of at least 30%.

Le liant selon la présente invention comprend deux types de polymères, i.e. un polymère fluoré et un polymère à base acrylique possédant des groupements fonctionnels CO2 -Li+tout en ayant un taux de lithiation élevé. Ledit liant permet d’améliorer l’adhésion au collecteur de courant et la conductivité de l’électrode contenant le liant. Ledit liant peut être utilisé dans la préparation d’une électrode via un procédé slurry ou sans solvant.The binder according to the present invention comprises two types of polymers, i.e. a fluorinated polymer and an acrylic-based polymer having CO 2 - Li + functional groups while having a high lithiation rate. Said binder makes it possible to improve the adhesion to the current collector and the conductivity of the electrode containing the binder. Said binder can be used in the preparation of an electrode via a slurry or solvent-free process.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBa un pH compris entre 2,0 et 10,0 mesuré à température ambiante.According to a preferred embodiment, said acrylic polymer B has a pH between 2.0 and 10.0 measured at room temperature.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBcomprend également au moins 5% en moles d’unités monomériques contenant un groupement fonctionnel –CO2H ou anhydride d’acide carboxylique.According to a preferred embodiment, said acrylic polymer B also comprises at least 5 mol% of monomeric units containing a functional group –CO 2 H or carboxylic acid anhydride.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère fluoréAcontient au moins des unités monomériques issues d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en le fluorure de vinyle; le fluorure de vinylidène (VDF); le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl- 1,3 -dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2dans laquelle R1est l'hydrogène ou F(CF2)m et m vaut 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R2OCF=CH2dans laquelle R2est F(CF2)p et p est 1, 2, 3 ou 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.According to a preferred embodiment, the fluoropolymer A contains at least monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride; vinylidene fluoride (VDF); trifluoroethylene (VF 3 ); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro(propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl- 1,3 -dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF=CF 2 in which R 1 is hydrogen or F(CF 2 )m and m is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 2 OCF=CH 2 in which R 2 is F(CF 2 )p and p is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère fluoréAcomprend des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène et optionnellement des unités monomériques d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en le fluorure de vinyle; le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl- 1,3 -dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2dans laquelle R1est l'hydrogène ou F(CF2)m et m vaut 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R2OCF=CH2dans laquelle R2est F(CF2)p et p est 1, 2, 3 ou 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.According to a preferred embodiment, said fluorinated polymer A comprises monomeric units derived from vinylidene fluoride and optionally monomeric units of a monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride; trifluoroethylene (VF 3 ); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro(propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl- 1,3 -dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF=CF 2 in which R 1 is hydrogen or F(CF 2 )m and m is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 2 OCF=CH 2 in which R 2 is F(CF 2 )p and p is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère fluoréAest un homopolymère du fluorure de vinylidène ou un copolymère comprenant des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène et des unités monomériques issues d’un monomère sélectionnés parmi le groupe consistant en trifluoroéthylène, chlorotrifluoroéthylène, 1,2-difluoroéthylène, tétrafluoroéthylène, l’hexafluoropropylène ou un mélange de ceux-ci.According to a preferred embodiment, the fluorinated polymer A is a homopolymer of vinylidene fluoride or a copolymer comprising monomeric units derived from vinylidene fluoride and monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, 1,2-difluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene or a mixture thereof.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère fluoréAcomprend des unités monomères portant au moins l’une des fonctions sélectionnées parmi le groupe consistant en acide carboxylique, anhydride d’acide carboxylique, esters d’acide carboxylique, groupes époxy tel que le glycidyle, amide, hydroxyle, carbonyle, mercapto, sulfure, oxazoline, phénoliques, ester, éther, siloxane, sulfonique, sulfurique, phosphorique, phosphonique.According to a preferred embodiment, said fluorinated polymer A comprises monomer units carrying at least one of the functions selected from the group consisting of carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, carboxylic acid esters, epoxy groups such as glycidyl, amide, hydroxyl, carbonyl, mercapto, sulfide, oxazoline, phenolic, ester, ether, siloxane, sulfonic, sulfuric, phosphoric, phosphonic.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère acryliqueBa une masse molaire en nombre supérieure ou égale à 3000 g.mol-1.According to a preferred embodiment, the acrylic polymer B has a number-average molar mass greater than or equal to 3000 g.mol-1.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère acryliqueBcomprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2 -Li+, des unités monomériques portant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) acide carboxylique ou anhydride d’acide carboxylique et des unités monomériques portant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) esters d’acide carboxylique.According to a preferred embodiment, the acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more CO 2 - Li + functional group(s), monomeric units bearing one or more carboxylic acid or carboxylic acid anhydride functional group(s) and monomeric units bearing one or more carboxylic acid ester functional group(s).

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère acryliqueBcomprend des unités monomériquesM0issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) dans laquelle les substituants R1, R2et R3sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle, des unités monomériquesM1issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) dans laquelle les substituants R1, R2et R3sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle, ; X1et X2étant indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarbure C1-C10alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupement(s) hydroxyle(s) ; n est 0 ou 1 ; et des unités monomériquesM2issues d’un monomère de formule R4R5C=C(R6)C(O)R7dans laquelle les substituants R4, R5et R6sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle ; et R7est sélectionné parmi le groupe consistant en –NHC(CH3)2CH2C(O)CH3ou –OR’ avec R’ sélectionné parmi le groupe consistant en C1-C18alkyle optionnellement substitué par un ou plusieurs groupement(s) –OH ou un hétérocycle à cinq ou six chainons comprenant au moins un atome d’azote dans sa chaine cyclique.According to a preferred embodiment, the acrylic polymer B comprises monomeric units M0 derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 1 ) n -CO 2 - Li + ) in which the substituents R 1 , R 2 and R 3 are independently of one another selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl, monomeric units M1 derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 2 ) n -CO 2 H) in which the substituents R 1 , R 2 and R 3 are independently of one another selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl, CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl, ; X 1 and X 2 being independently of each other a C 1 -C 10 alkyl hydrocarbon group optionally carrying one or more hydroxyl group(s); n is 0 or 1; and monomeric units M2 derived from a monomer of formula R 4 R 5 C=C(R 6 )C(O)R 7 in which the substituents R 4 , R 5 and R 6 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl; and R 7 is selected from the group consisting of –NHC(CH 3 ) 2 CH 2 C(O)CH 3 or –OR' with R' selected from the group consisting of C 1 -C 18 alkyl optionally substituted with one or more –OH groups or a five or six membered heterocycle comprising at least one nitrogen atom in its ring chain.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBen solution dans l’eau a un pH compris entre 2,0 et 10,0 mesuré à température ambiante.According to a preferred embodiment, said acrylic polymer B in solution in water has a pH between 2.0 and 10.0 measured at room temperature.

Selon un mode de réalisation préféré, le taux massique de polymère acryliqueBpar rapport au polymère fluoréAest de 1 à 70%.According to a preferred embodiment, the mass rate of acrylic polymer B relative to the fluorinated polymer A is from 1 to 70%.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBcomprend également un cation divalent.According to a preferred embodiment, said acrylic polymer B also comprises a divalent cation.

Selon un autre aspect, la présente invention fournit une électrode comprenant le liant selon la présente invention, un agent conducteur et un matériau actif.According to another aspect, the present invention provides an electrode comprising the binder according to the present invention, a conductive agent and an active material.

Selon un mode de réalisation préféré, l’électrode possède la composition massique suivante :According to a preferred embodiment, the electrode has the following mass composition:

a. 50 % à 99,9 % de matériau actif, de préférence 50 % à 99 %,a. 50% to 99.9% active material, preferably 50% to 99%,

b. 25 % à 0 % d’agent conducteur, de préférence 25 % à 0,5 %,b. 25% to 0% conductive agent, preferably 25% to 0.5%,

c. 25 % à 0,05 % de liant selon la présente invention, de préférence 25 % à 0,5 %,c. 25% to 0.05% of binder according to the present invention, preferably 25% to 0.5%,

d. 0 % à 5 % d’au moins un additif choisi dans le groupe constitué par un plastifiant, un liquide ionique, un agent dispersant pour additif conducteur, et un agent auxiliaire d’écoulement ;d. 0% to 5% of at least one additive selected from the group consisting of a plasticizer, an ionic liquid, a dispersing agent for conductive additive, and a flow aid;

la somme de tous ces pourcentages étant de 100 %.the sum of all these percentages being 100%.

Selon un mode de réalisation préféré, lesdits agents conducteurs étant composés d’un ou plusieurs matériaux parmi des noirs de carbone, tels que le noir d’acétylène, le noir de Ketjen ; des fibres de carbone, telles qu’un nanotube de carbone, une nanofibre de carbone, une fibre de carbone par croissance en phase vapeur ; des poudres métalliques telles qu’une poudre SUS, et une poudre d’aluminium.According to a preferred embodiment, said conductive agents are composed of one or more materials among carbon blacks, such as acetylene black, Ketjen black; carbon fibers, such as a carbon nanotube, a carbon nanofiber, a vapor-grown carbon fiber; metal powders such as a SUS powder, and an aluminum powder.

Selon un mode de réalisation préféré, pour une électrode positive, ledit matériau actif est choisi dans le groupe constitué par : LiCoO2, Li(Ni, Co, AI)O2, Li(1+ x), NiaMnbCoc (x représente un nombre réel de 0 ou plus, a = 0,8, 0,6, 0,5, ou 1/3, b = 0,1, 0,2, 0,3, ou 1/3, c = 0,1, 0,2, ou 1/3), LiNiO2, LiMn2O4, LiCoMnO4, Li3NiMn3O3, Li3Fe2(PO4)3, Li3V2(PO4)3, un spinelle Li Mn substitué par un élément différent possédant une composition représentée par Li1+xMn2-x-yMyO4, M représentant au moins un métal choisi parmi Al, Mg, Co, Fe, Ni, et Zn, x et y représentant indépendamment un nombre réel compris entre 0 et 2, titanate de lithium LixTiOy – x et y représentant indépendamment un nombre réel compris entre 0 et 2, et un phosphate de métal et de lithium possédant une composition représentée par LiMPO4, M représentant Fe, Mn, Co, ou Ni.According to a preferred embodiment, for a positive electrode, said active material is selected from the group consisting of: LiCoO2, Li(Ni, Co, AI)O2, Li(1+ x), NiaMnbCoc (x represents a real number of 0 or more, a = 0.8, 0.6, 0.5, or 1/3, b = 0.1, 0.2, 0.3, or 1/3, c = 0.1, 0.2, or 1/3), LiNiO2, LiMn2O4, LiCoMnO4, Li3NiMn3O3, Li3Fe2(PO4)3, Li3V2(PO4)3, a Li Mn spinel substituted by a different element having a composition represented by Li1+xMn2-x-yMyO4, M representing at least one metal selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, and Zn, x and y independently representing a real number between 0 and 2, lithium titanate LixTiOy – x and y independently representing a real number between 0 and 2, and a lithium metal phosphate having a composition represented by LiMPO4, M representing Fe, Mn, Co, or Ni.

Selon un mode de réalisation préféré, pour une électrode négative, ledit matériau actif est choisi dans le groupe constitué par un alliage de lithium, du lithium métal, un oxyde métallique, un matériau de carbone tel que le graphite ou du carbone dur, le silicium, un alliage de silicium et Li4TiO12.According to a preferred embodiment, for a negative electrode, said active material is selected from the group consisting of a lithium alloy, lithium metal, a metal oxide, a carbon material such as graphite or hard carbon, silicon, a silicon alloy and Li4TiO12.

Selon un autre aspect, la présente invention fournit un procédé pour la préparation d’une électrode revêtue à sec comprenant :According to another aspect, the present invention provides a method for preparing a dry coated electrode comprising:

- le mélange sous forme de poudre dudit liant selon la présente invention, d’un matériau actif et optionnellement d’un agent conducteur ;- the mixture in powder form of said binder according to the present invention, of an active material and optionally of a conductive agent;

- le dépôt du mélange obtenu à l’étape précédente sur un collecteur de courant pour obtenir une électrode ;- depositing the mixture obtained in the previous step on a current collector to obtain an electrode;

- consolidation de ladite électrode par une étape de traitement thermomécanique réalisée à une température T1 comprise entre Tf – 50°C < T1 < Tg + 50°C lorsque Tg > Tf ou à une température T1 comprise entre Tg – 50°C < T1 < Tf + 50°C lorsque Tf > Tg avec Tf étant la température de fusion du polymère fluoréAet Tg étant la température de transition vitreuse du polymère acryliqueB.- consolidation of said electrode by a thermomechanical treatment step carried out at a temperature T1 between Tf – 50°C < T1 < Tg + 50°C when Tg > Tf or at a temperature T1 between Tg – 50°C < T1 < Tf + 50°C when Tf > Tg with Tf being the melting temperature of the fluorinated polymer A and Tg being the glass transition temperature of the acrylic polymer B.

Selon un autre aspect, la présente invention fournit un procédé pour la préparation d’une électrode par voie solvantée comprenant les étapes de :According to another aspect, the present invention provides a method for preparing an electrode by solvent-based route comprising the steps of:

- mélange en présence d’un solvant dudit liant selon la présente invention, d’un matériau actif et optionnellement d’un agent conducteur ;- mixing in the presence of a solvent of said binder according to the present invention, of an active material and optionally of a conductive agent;

- dépôt du mélange obtenu à l’étape précédente sur un collecteur de courant pour obtenir une électrode ;- depositing the mixture obtained in the previous step on a current collector to obtain an electrode;

- séchage de ladite électrode.- drying of said electrode.

Selon un mode de réalisation préféré, la présente invention fournit une batterie Li-ion comprenant une électrode positive, une électrode négative et un séparateur, au moins une électrode étant une électrode selon la présente invention.According to a preferred embodiment, the present invention provides a Li-ion battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a separator, at least one electrode being an electrode according to the present invention.

Descriptif détaillé de l’inventionDetailed description of the invention

Selon un premier aspect, un liant pour électrode est fourni. De préférence, ledit liant comprenant un mélange au moins deux polymères. Ainsi, ledit liant comprend un polymère fluoréAet un polymère acryliqueB.According to a first aspect, an electrode binder is provided. Preferably, said binder comprises a mixture of at least two polymers. Thus, said binder comprises a fluoropolymer A and an acrylic polymer B.

De préférence, ledit liant est sous la forme d’une poudre. La mise en œuvre du liant sous forme de poudre permet une mise en œuvre sans solvant depuis la phase de mélange des constituants jusqu’aux phases de dépôts sur collecteur de courant et de consolidation. En outre, l’utilisation d’un liant sous forme de poudre pour la fabrication de l’électrode permet d’éviter d’avoir recours à des étapes de broyage ou de dispersion après mélange avec les matériaux actifs et les agents conducteurs. En particulier, ladite poudre possède une distribution de taille de particules dotée d’une D90 inférieure ou égale à 750 µm, avantageusement inférieure ou égale à 700 µm, de préférence inférieure ou égale à 650 µm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 600 µm, en particulier inférieure ou égale à 550 µm, plus particulièrement inférieure ou égale à 500 µm. La D90 est la taille de particule au 90e percentile (en volume) de la distribution de taille de particules cumulative. Ce paramètre est déterminé par granulométrie laser. Un analyseur de taille de particules de type Malvern INSITEC System est utilisé pour la mesure. Celle-ci est effectuée en voie sèche par diffraction laser sur une poudre avec un focal de 100 mm Avantageusement, ladite poudre possède une distribution de taille de particules dotée d’une D90 inférieure ou égale à 450 µm, de préférence inférieure ou égale à 400 µm, plus préférentiellement inférieure ou égale à 350 µm, en particulier inférieure ou égale à 300 µm, plus particulièrement inférieure ou égale à 250 µm, de manière privilégiée inférieure ou égale à 200 µm, de manière avantageusement privilégiée inférieure ou égale à 150 µm, de manière préférentiellement privilégiée inférieure ou égale à 100 µm, de manière particulièrement privilégiée inférieure ou égale à 50 µm.Preferably, said binder is in the form of a powder. The use of the binder in powder form allows solvent-free implementation from the phase of mixing the constituents to the phases of deposits on the current collector and consolidation. In addition, the use of a binder in powder form for the manufacture of the electrode makes it possible to avoid having to resort to grinding or dispersion steps after mixing with the active materials and the conductive agents. In particular, said powder has a particle size distribution with a D90 of less than or equal to 750 µm, advantageously less than or equal to 700 µm, preferably less than or equal to 650 µm, more preferably less than or equal to 600 µm, in particular less than or equal to 550 µm, more particularly less than or equal to 500 µm. D90 is the particle size at the 90th percentile (by volume) of the cumulative particle size distribution. This parameter is determined by laser particle size analysis. A Malvern INSITEC System particle size analyzer is used for the measurement. This is carried out in a dry process by laser diffraction on a powder with a focal length of 100 mm. Advantageously, said powder has a particle size distribution with a D90 of less than or equal to 450 µm, preferably less than or equal to 400 µm, more preferably less than or equal to 350 µm, in particular less than or equal to 300 µm, more particularly less than or equal to 250 µm, preferably less than or equal to 200 µm, advantageously less than or equal to 150 µm, preferably less than or equal to 100 µm, particularly preferably less than or equal to 50 µm.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère fluoréAcontient dans sa chaîne au moins un monomère choisi parmi les composés contenant un groupe vinyle capable de s'ouvrir pour se polymériser et qui contient, directement attaché à ce groupe vinyle, au moins un atome de fluor, un groupe fluoroalkyle ou un groupe fluoroalkoxy.According to a preferred embodiment, said fluorinated polymer A contains in its chain at least one monomer chosen from compounds containing a vinyl group capable of opening to polymerize and which contains, directly attached to this vinyl group, at least one fluorine atom, a fluoroalkyl group or a fluoroalkoxy group.

De préférence, ledit polymère fluoréAcontient au moins des unités monomériques issues d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en le fluorure de vinyle; le fluorure de vinylidène (VDF); le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl- 1,3 -dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2dans laquelle R1est l'hydrogène ou F(CF2)m et m vaut 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R2OCF=CH2dans laquelle R2est F(CF2)p et p est 1, 2, 3 ou 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.Preferably, said fluoropolymer A contains at least monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride; vinylidene fluoride (VDF); trifluoroethylene (VF3); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro(propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF=CF 2 in which R 1 is hydrogen or F(CF 2 )m and m is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 2 OCF=CH 2 in which R 2 is F(CF 2 )p and p is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof.

En particulier, ledit polymère fluoréAcomprend au moins des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène. Le polymère fluoréApeut être un homopolymère ou un copolymère. Le copolymère peut également comprendre des monomères non-fluorés.In particular, said fluorinated polymer A comprises at least monomeric units derived from vinylidene fluoride. The fluorinated polymer A may be a homopolymer or a copolymer. The copolymer may also comprise non-fluorinated monomers.

Selon un mode de réalisation, le polymère fluoréAest un homopolymère de fluorure de vinylidène.According to one embodiment, the fluorinated polymer A is a vinylidene fluoride homopolymer.

Selon un mode de réalisation alternatif, le polymère fluoréAest un polymère comprenant des motifs issus du fluorure de vinylidène, et de préférence est choisi parmi le polyfluorure de vinylidène homopolymère et les copolymères comprenant des motifs de fluorure de vinylidène et des motifs issus d’au moins un autre comonomère copolymérisable avec le fluorure de vinylidène.According to an alternative embodiment, the fluorinated polymer A is a polymer comprising units derived from vinylidene fluoride, and is preferably chosen from polyvinylidene fluoride homopolymer and copolymers comprising vinylidene fluoride units and units derived from at least one other comonomer copolymerizable with vinylidene fluoride.

Ainsi, ledit polymère fluoréAcomprend des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène et des unités monomériques issues d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en le fluorure de vinyle; le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl- 1,3 -dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2dans laquelle R1est l'hydrogène ou F(CF2)m et m vaut 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R2OCF=CH2dans laquelle R2est F(CF2)p et p est 1, 2, 3 ou 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.Thus, said fluorinated polymer A comprises monomeric units derived from vinylidene fluoride and monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride; trifluoroethylene (VF3); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro(propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF=CF 2 in which R 1 is hydrogen or F(CF 2 )m and m is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 2 OCF=CH 2 in which R 2 is F(CF 2 )p and p is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère fluoréAest un copolymère comprenant des unités de fluorure de vinylidène (VDF) et des unités issues d’un ou plusieurs monomères sélectionnés parmi le groupe consistant en fluorure de vinyle; trifluoroéthylène; chlorotrifluoroéthylène; 1,2-difluoroéthylène, tétrafluoroéthylène; hexafluoropropylène; perfluoro(alkyl vinyl)éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther, perfluoro(éthyl vinyl)éther ou perfluoro(propyl vinyl)éther; perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-diméthyl-1,3-dioxole); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R’CH2OCF=CF2dans laquelle R’ est hydrogène ou F(CF2)z et z est 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R’’OCF=CH2dans laquelle R’’ est F(CF2)z et z est 1, 2, 3 ou 4; perfluorobutyléthylène; 3,3,3-trifluoropropène ou 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.In a preferred embodiment, the fluoropolymer A is a copolymer comprising vinylidene fluoride (VDF) units and units derived from one or more monomers selected from the group consisting of vinyl fluoride; trifluoroethylene; chlorotrifluoroethylene; 1,2-difluoroethylene, tetrafluoroethylene; hexafluoropropylene; perfluoro(alkyl vinyl)ethers such as perfluoro(methyl vinyl)ether, perfluoro(ethyl vinyl)ether or perfluoro(propyl vinyl)ether; perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl-1,3-dioxole); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R'CH 2 OCF=CF 2 in which R' is hydrogen or F(CF 2 )z and z is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R''OCF=CH 2 in which R'' is F(CF 2 )z and z is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutylethylene; 3,3,3-trifluoropropene or 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof.

De préférence, le polymère fluoréAest un copolymère comprenant des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène et des unités monomériques issues d’un monomère sélectionnés parmi le groupe consistant en trifluoroéthylène, chlorotrifluoroéthylène, 1,2-difluoroéthylène, tétrafluoroéthylène et l’hexafluoropropylène ou un mélange de ceux-ci. Dans le polymère fluoréA, le taux massique des unités fluorure de vinylidène est d’au moins 50%, de préférence au moins 60%, plus préférablement supérieur à 70% et avantageusement supérieur à 80%.Preferably, the fluoropolymer A is a copolymer comprising monomeric units derived from vinylidene fluoride and monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, 1,2-difluoroethylene, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene or a mixture thereof. In the fluoropolymer A , the mass content of the vinylidene fluoride units is at least 50%, preferably at least 60%, more preferably greater than 70% and advantageously greater than 80%.

Selon un mode de réalisation particulier, le polymère fluoréAest fonctionnalisé en tout ou partie, ce qui lui permet d’améliorer l’adhésion sur du métal. Ainsi, ledit polymère fluoréApeut comprendre des unités monomères portant au moins l’une des fonctions sélectionnées parmi le groupe consistant en acide carboxylique, anhydride d’acide carboxylique, esters d’acide carboxylique, groupes époxy tel que le glycidyle, amide, hydroxyle, carbonyle, mercapto, sulfure, oxazoline, phénoliques, ester, éther, siloxane, sulfonique, sulfurique, phosphorique, phosphonique ; de préférence au moins une fonction acide carboxylique ou hydroxyle.According to a particular embodiment, the fluorinated polymer A is functionalized in whole or in part, which allows it to improve adhesion to metal. Thus, said fluorinated polymer A can comprise monomer units carrying at least one of the functions selected from the group consisting of carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, carboxylic acid esters, epoxy groups such as glycidyl, amide, hydroxyl, carbonyl, mercapto, sulfide, oxazoline, phenolic, ester, ether, siloxane, sulfonic, sulfuric, phosphoric, phosphonic; preferably at least one carboxylic acid or hydroxyl function.

La fonction est introduite par une réaction chimique qui peut être du greffage, ou une copolymérisation du monomère fluoré avec un monomère portant au moins un desdits groupes fonctionnels et une fonction vinylique capable de copolymériser avec le monomère fluoré, selon des techniques bien connues par l’homme du métier.The function is introduced by a chemical reaction which may be grafting, or a copolymerization of the fluorinated monomer with a monomer carrying at least one of said functional groups and a vinyl function capable of copolymerizing with the fluorinated monomer, according to techniques well known to those skilled in the art.

Selon un mode de réalisation, le groupement fonctionnel est porteur d’une fonction acide carboxylique qui est un groupe de type acide (méth)acrylique choisi parmi l’acide acrylique, l’acide méthacrylique, hydroxyéthyl(méth)acrylate, hydroxypropyl(méth)acrylate, hydroxyéthylhexyl(méth)acrylate et l’acryloyloxy propylsuccinate.According to one embodiment, the functional group carries a carboxylic acid function which is a (meth)acrylic acid type group chosen from acrylic acid, methacrylic acid, hydroxyethyl(meth)acrylate, hydroxypropyl(meth)acrylate, hydroxyethylhexyl(meth)acrylate and acryloyloxy propylsuccinate.

Selon un mode de réalisation, les unités portant la fonction acide carboxylique comprennent en outre un hétéroatome choisi parmi l’oxygène, le soufre, l’azote et le phosphore.According to one embodiment, the units carrying the carboxylic acid function further comprise a heteroatom chosen from oxygen, sulfur, nitrogen and phosphorus.

Selon un mode de réalisation, la fonctionnalité est introduite par l’intermédiaire de l’agent de transfert utilisé lors du procédé de synthèse. L’agent de transfert est un polymère de masse molaire inférieure ou égale à 20000 g/mol et porteur de groupes fonctionnels choisis parmi les groupes : acide carboxylique, anhydride d’acide carboxylique, esters d’acide carboxylique, les groupes époxy (tel que le glycidyle), amide, hydroxyle, carbonyle, mercapto, sulfure, oxazoline, phénoliques, ester, éther, siloxane, sulfonique, sulfurique, phosphorique, phosphonique. Un exemple d’agent de transfert de ce type sont les oligomères d’acide acrylique. Selon un mode de réalisation préféré, l’agent de transfert est un oligomère d’acide acrylique de masse molaire inférieure ou égale à 20000 g/mol.According to one embodiment, the functionality is introduced via the transfer agent used during the synthesis process. The transfer agent is a polymer with a molar mass of less than or equal to 20,000 g/mol and bearing functional groups chosen from the groups: carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, carboxylic acid esters, epoxy groups (such as glycidyl), amide, hydroxyl, carbonyl, mercapto, sulfide, oxazoline, phenolic, ester, ether, siloxane, sulfonic, sulfuric, phosphoric, phosphonic. An example of a transfer agent of this type is acrylic acid oligomers. According to a preferred embodiment, the transfer agent is an acrylic acid oligomer with a molar mass of less than or equal to 20,000 g/mol.

La teneur en groupes fonctionnels du PVDF est d’au moins 0,01% molaire, de préférence d’au moins 0,1 % molaire, et au plus de 15% molaire, de préférence au plus 10% molaire.The functional group content of PVDF is at least 0.01 mol%, preferably at least 0.1 mol%, and at most 15 mol%, preferably at most 10 mol%.

Le PVDF a de préférence un poids moléculaire élevé. Par poids moléculaire élevé, tel qu'utilisé ici, on entend un PVDF ayant une viscosité à l'état fondu supérieure à 100 Pa.s, de préférence supérieure à 500 Pa.s, plus préférablement supérieure à 1000 Pa.s, selon la méthode ASTM D-3835 mesurée à 232°C et 100 sec-1.The PVDF preferably has a high molecular weight. By high molecular weight, as used herein, is meant a PVDF having a melt viscosity greater than 100 Pa.s, preferably greater than 500 Pa.s, more preferably greater than 1000 Pa.s, according to ASTM D-3835 measured at 232°C and 100 sec-1.

Les PVDF homopolymères et les copolymères de VDF utilisés dans l’invention peuvent être obtenus par des méthodes de polymérisation connues comme la polymérisation en émulsion ou en suspension.The PVDF homopolymers and VDF copolymers used in the invention can be obtained by known polymerization methods such as emulsion or suspension polymerization.

Selon un mode de réalisation, ils sont préparés par un procédé de polymérisation en émulsion en l’absence d’agent tensioactif fluoré.According to one embodiment, they are prepared by an emulsion polymerization process in the absence of fluorinated surfactant.

La polymérisation du PVDF aboutit à un latex ayant généralement une teneur en solides de 10 à 60 % en poids, de préférence de 10 à 50 %, et ayant une taille de particule moyenne en poids inférieure à 1 micromètre, de préférence inférieure à 1000 nm, de préférence inférieure à 800 nm, et plus préférablement inférieure à 600 nm. La taille moyenne en poids des particules est généralement d'au moins 20 nm, de préférence d'au moins 50 nm, et avantageusement la taille moyenne est comprise dans la gamme de 100 à 400 nm. Les particules de polymère peuvent former des agglomérats dont la taille moyenne en poids est de 1 à 30 micromètres, et de préférence de 2 à 10 micromètres. Les agglomérats peuvent se briser en particules discrètes pendant la formulation et l'application sur un substrat.Polymerization of PVDF results in a latex generally having a solids content of 10 to 60% by weight, preferably 10 to 50%, and having a weight average particle size of less than 1 micrometer, preferably less than 1000 nm, preferably less than 800 nm, and more preferably less than 600 nm. The weight average particle size is generally at least 20 nm, preferably at least 50 nm, and advantageously the average size is in the range of 100 to 400 nm. The polymer particles may form agglomerates having a weight average size of 1 to 30 micrometers, and preferably 2 to 10 micrometers. The agglomerates may break up into discrete particles during formulation and application to a substrate.

Selon certains modes de réalisation, le PVDF homopolymère et les copolymères de VDF sont composés de VDF biosourcé. Le terme « biosourcé » signifie « issu de la biomasse ». Ceci permet d’améliorer l’empreinte écologique du polymère. Le VDF biosourcé peut être caractérisé par une teneur en carbone renouvelable, c’est-à-dire en carbone d’origine naturelle et provenant d’un biomatériau ou de la biomasse, d'au moins 1 % atomique comme déterminé par la teneur en 14C selon la norme NF EN 16640. Le terme de « carbone renouvelable » indique que le carbone est d’origine naturelle et provient d'un biomatériau (ou de la biomasse), comme indiqué ci-après. Selon certains modes de réalisation, la teneur en bio-carbone du VDF peut être supérieure à 5%, de préférence supérieure à 10%, de préférence supérieure à 25%, de préférence supérieure ou égale à 33%, de préférence supérieure à 50%, de préférence supérieure ou égale à 66%, de préférence supérieure à 75%, de préférence supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, de préférence supérieure à 98%, de préférence supérieure à 99%, avantageusement égale à 100%.In some embodiments, the PVDF homopolymer and VDF copolymers are comprised of bio-based VDF. The term “bio-based” means “derived from biomass”. This improves the ecological footprint of the polymer. The bio-based VDF may be characterized by a renewable carbon content, i.e. carbon of natural origin and originating from a biomaterial or biomass, of at least 1 atomic % as determined by the 14C content according to standard NF EN 16640. The term “renewable carbon” indicates that the carbon is of natural origin and originates from a biomaterial (or biomass), as indicated below. According to certain embodiments, the bio-carbon content of the VDF may be greater than 5%, preferably greater than 10%, preferably greater than 25%, preferably greater than or equal to 33%, preferably greater than 50%, preferably greater than or equal to 66%, preferably greater than 75%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, preferably greater than 98%, preferably greater than 99%, advantageously equal to 100%.

Comme mentionné ci-dessus, ledit liant comprend également un polymère acryliqueB.As mentioned above, said binder also comprises an acrylic polymer B.

Ledit polymère acryliqueBcomprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2 -Li+. De préférence, ledit polymère acryliqueBa un taux de lithiation d’au moins 30%. Le taux de lithiation correspond au ratio entre le nombre de moles de groupements -CO2 -Li+et le nombre de moles de groupements carboxyliques et de groupements -CO2 -Li+dans ledit polymère acryliqueB. En particulier, ledit polymère acrylique a un taux de lithiation d’au moins 35%, avantageusement au moins 40%, de préférence au moins 50%. Ledit polymère acryliqueBayant un taux de lithiation tel qu’exprimé ici permet d’améliorer la conductivité d’une électrode contenant ledit liant.Said acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more CO 2 - Li + functional group(s). Preferably, said acrylic polymer B has a lithiation rate of at least 30%. The lithiation rate corresponds to the ratio between the number of moles of -CO 2 - Li + groups and the number of moles of carboxylic groups and -CO 2 - Li + groups in said acrylic polymer B. In particular, said acrylic polymer has a lithiation rate of at least 35%, advantageously at least 40%, preferably at least 50%. Said acrylic polymer B having a lithiation rate as expressed herein makes it possible to improve the conductivity of an electrode containing said binder.

De préférence, ledit polymère acryliqueB en solution dans l’eau a un pH compris entre 2,0 et 10,0, avantageusement entre 2,5 et 9,0, de préférence entre 3,0 et 8,0 mesuré à température ambiante.Preferably, said acrylic polymerB in solution in water has a pH between 2.0 and 10.0, advantageously between 2.5 and 9.0, preferably between 3.0 and 8.0 measured at room temperature.

De préférence, ledit polymère acryliqueBcomprend au moins 5%, avantageusement au moins 10%, de préférence au moins 15%, en particulier au moins 20% en moles d’unités monomériques contenant un groupement fonctionnel –CO2H ou anhydride d’acide carboxylique. La présence de groupements carboxyliques ou d’anhydride d’acide carboxylique améliore également l’adhésion sur le collecteur de courant.Preferably, said acrylic polymer B comprises at least 5%, advantageously at least 10%, preferably at least 15%, in particular at least 20% by moles of monomeric units containing a functional group –CO 2 H or carboxylic acid anhydride. The presence of carboxylic groups or carboxylic acid anhydride also improves adhesion to the current collector.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère acryliqueBa une masse molaire en nombre supérieure ou égale à 3000 g.mol-1, avantageusement supérieure ou égale à 10000 g.mol-1, de préférence supérieure ou égale à 50000 g.mol-1, plus préférentiellement supérieure ou égale à 100000 g.mol-1, en particulier supérieure ou égale à 150000 g.mol-1.According to a preferred embodiment, the acrylic polymer B has a number-average molar mass greater than or equal to 3000 g.mol-1, advantageously greater than or equal to 10000 g.mol-1, preferably greater than or equal to 50000 g.mol-1, more preferably greater than or equal to 100000 g.mol-1, in particular greater than or equal to 150000 g.mol-1.

De préférence, le polymère acryliqueBcomprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2 -Li+, des unités monomériques portant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) acide carboxylique ou anhydride d’acide carboxylique et des unités monomériques portant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) esters d’acide carboxylique.Preferably, the acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more CO 2 - Li + functional group(s), monomeric units carrying one or more carboxylic acid or carboxylic acid anhydride functional group(s) and monomeric units carrying one or more carboxylic acid ester functional group(s).

L’utilisation d’un polymère acryliqueBavec ce type de groupement fonctionnel selon la présente invention permet d’améliorer l’adhésion sur le collecteur de courant sur lequel est déposé ledit liant selon la présente invention et la conductivité de l’électrode contenant un liant selon la présente invention.The use of an acrylic polymer B with this type of functional group according to the present invention makes it possible to improve the adhesion to the current collector on which said binder according to the present invention is deposited and the conductivity of the electrode containing a binder according to the present invention.

Selon un mode de réalisation préféré, le polymère acryliqueBcomprend :

  • des unités monomériquesM0issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) dans laquelle les substituants R1, R2et R3sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle,
  • des unités monomériquesM1issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) dans laquelle les substituants R1, R2et R3sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle, ; X1et X2étant indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarbure C1-C10alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupement(s) hydroxyle(s) ; n est 0 ou 1 ; et
  • optionnellement des unités monomériquesM2issues d’un monomère de formule R4R5C=C(R6)C(O)R7dans laquelle les substituants R4, R5et R6sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle ; et R7est sélectionné parmi le groupe consistant en –NHC(CH3)2CH2C(O)CH3ou –OR’ avec R’ sélectionné parmi le groupe consistant en C1-C18alkyle optionnellement substitué par un ou plusieurs groupement(s) –OH ou un hétérocycle à cinq ou six chainons comprenant au moins un atome d’azote dans sa chaine cyclique.
According to a preferred embodiment, the acrylic polymer B comprises:
  • monomeric units M0 derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 1 ) n -CO 2 - Li + ) in which the substituents R 1 , R 2 and R 3 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl,
  • monomeric units M1 derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 2 ) n -CO 2 H) in which the substituents R 1 , R 2 and R 3 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl, ; X 1 and X 2 being independently of each other a C 1 -C 10 alkyl hydrocarbon group optionally carrying one or more hydroxyl group(s); n is 0 or 1; and
  • optionally monomeric units M2 derived from a monomer of formula R 4 R 5 C=C(R 6 )C(O)R 7 in which the substituents R 4 , R 5 and R 6 are independently selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl; and R 7 is selected from the group consisting of –NHC(CH 3 ) 2 CH 2 C(O)CH 3 or –OR' with R' selected from the group consisting of C 1 -C 18 alkyl optionally substituted by one or more –OH groups or a five or six membered heterocycle comprising at least one nitrogen atom in its ring chain.

La présence combinée des fonctions carboxylate de lithium, acide carboxylique et d’esters d’acide carboxylique permet à la fois d’améliorer l’adhésion sur le collecteur de courant, les performances de conductivité de l’électrode mais également d’obtenir des particules de polymère déformables et compatibles avec le polymère fluoréA.The combined presence of lithium carboxylate, carboxylic acid and carboxylic acid ester functions makes it possible to improve adhesion to the current collector, the conductivity performance of the electrode and also to obtain deformable polymer particles compatible with the fluorinated polymer A.

En particulier, les unités monomériquesM 0sont issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) dans laquelle les substituants R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre H ou CO2H ; et R3est H, CH2CO2H ou CH3; X1est un groupement hydrocarbure C1-C5alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupements hydroxyles ; n est 0 ou 1. Plus particulièrement, les unités monomériquesM 0sont issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) dans laquelle les substituants R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre H ou CO2H ; et R3est H, CH2CO2H ou CH3; X1est un groupement hydrocarbure C1-C3alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupements hydroxyles ; n est 0 ou 1. De manière privilégiée, les unités monomériquesM 0sont issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)(CO2 -Li+) dans laquelle les substituants R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre H ou CO2H ; et R3est H, CH2CO2H ou CH3.In particular, the monomeric units M 0 are derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 1 ) n -CO 2 - Li + ) in which the substituents R 1 and R 2 are independently of each other H or CO 2 H; and R 3 is H, CH 2 CO 2 H or CH 3 ; X 1 is a C 1 -C 5 alkyl hydrocarbon group optionally carrying one or more hydroxyl groups; n is 0 or 1. More particularly, the monomeric units M 0 are derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 1 ) n -CO 2 - Li + ) in which the substituents R 1 and R 2 are independently of each other H or CO 2 H; and R 3 is H, CH 2 CO 2 H or CH 3 ; X 1 is a C 1 -C 3 alkyl hydrocarbon group optionally carrying one or more hydroxyl groups; n is 0 or 1. Preferably, the monomeric units M 0 are derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )(CO 2 - Li + ) in which the substituents R 1 and R 2 are independently of each other H or CO 2 H; and R 3 is H, CH 2 CO 2 H or CH 3 .

En particulier, les unités monomériquesM1 sont issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) dans laquelle les substituants R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre H ou CO2H ; et R3est H, CH2CO2H ou CH3; X2est un groupement hydrocarbure C1-C5alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupements hydroxyles ; n est 0 ou 1. Plus particulièrement, les unités monomériquesM1 sont issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) dans laquelle les substituants R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre H ou CO2H ; et R3est H, CH2CO2H ou CH3; X2est un groupement hydrocarbure C1-C3alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupements hydroxyles ; n est 0 ou 1. De manière privilégiée, les unités monomériquesM1 sont issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)(CO2H) dans laquelle les substituants R1et R2sont indépendamment l’un de l’autre H ou CO2H ; et R3est H, CH2CO2H ou CH3. Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBcomprend au moins 5%, avantageusement au moins 10%, de préférence au moins 15%, en particulier au moins 20%, plus particulièrement au moins 30%, de manière privilégiée au moins 40%, de manière particulièrement privilégiée au moins 50% en moles d’unités monomériquesM 1.In particular, monomeric unitsM1 are derived from a monomer of formula R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) in which the substituents R1and R2are independently H or CO2H; and R3is H, CH2CO2H or CH3; X2is a hydrocarbon group C1-C5alkyl optionally carrying one or more hydroxyl groups; n is 0 or 1. More particularly, the monomeric unitsM1 are derived from a monomer of formula R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) in which the substituents R1and R2are independently H or CO2H; and R3is H, CH2CO2H or CH3; X2is a hydrocarbon group C1-C3alkyl optionally carrying one or more hydroxyl groups; n is 0 or 1. Preferably, the monomeric unitsM1 are derived from a monomer of formula R1R2C=C(R3)(CO2H) in which the substituents R1and R2are independently H or CO2H; and R3is H, CH2CO2H or CH3. According to a preferred embodiment, said acrylic polymerBcomprises at least 5%, advantageously at least 10%, preferably at least 15%, in particular at least 20%, more particularly at least 30%, preferably at least 40%, particularly preferably at least 50% by moles of monomeric unitsM 1.

De préférence, ledit polymère acryliqueBcomprend des unités monomériquesM 2de formule R4R5C=C(R6)C(O)R7dans laquelle les substituants R4, R5et R6sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle; R7est sélectionné parmi le groupe consistant en –NHC(CH3)2CH2C(O)CH3ou –OR’ avec R’ sélectionné parmi le groupe consistant en C1-C18alkyle optionnellement substitué par un ou plusieurs groupement(s) –OH un hétérocycle à cinq ou dix chainons comprenant au moins un atome d’azote dans sa chaine cyclique. Ledit hétérocycle peut être saturé ou insaturé ou aromatique. Ledit hétérocycle peut être monocyclique ou bicyclique. Ledit hétérocycle peut être un cycle pyrrole, pyrrolidine, pyridine, pipéridine, pyrimidine, pyrazine, 1,4-dihydropyridine, indole, oxindole, isatine, quinoléine, isoquinoléine, quinazoline, imidazoline, pyrazolidine, 2-pyrrolidone, deltalactame, succinimide, 2-imidazolidinone, 4-imidazolidinone. Ledit hétérocycle peut être substitué par un ou plusieurs groupements C1-C5alkyle. Comme mentionné ci-dessus, le C1-C18alkyle est optionnellement substitué par ledit hétérocycle. Ce dernier peut être lié à la chaine alkyle par l’atome d’azote ou tout autre atomes formant l’hétérocycle. De préférence l’hétérocycle est 2-pyrrolidone, delta-lactame, succinimide, 2-imidazolidinone, 4-imidazolidinone. Dans la présente demande, le terme alkyle inclut les alkyles linéaires et branchés. Selon un mode de réalisation préféré, le substituant R’ est sélectionné parmi le groupe consistant en méthyle, éthyle, propyle, n-butyle, isobutyle, t-butyle, n-dodécyle, amyle, isoamyle, hexyle, 2-éthylhexyle, lauryle, n-octyle, hydroxybutyle, hydroxypropyle, éthyle substitué par un groupement ureido, hydroxyéthyle. En particulier, ledit polymère acryliqueBcomprend des unités monomériquesM 2de formule R4R5C=C(R6)C(O)R7dans laquelle les substituants R4et R5sont H ; R6est H ou CH3; R7est –OR’ avec R’ sélectionné parmi le groupe consistant en méthyle, éthyle, propyle, n-butyle, isobutyle, t-butyle, n-dodécyle, amyle, isoamyle, hexyle, 2-éthylhexyle, lauryle, n-octyle, hydroxypropyle, hydroxybutyle, 2-pyrrolidone, deltalactame, succinimide, 2-imidazolidinone, 4-imidazolidinone éthyle substitué par un groupement ureido, hydroxyéthyle. Ainsi, ledit polymère acryliqueBcomprend des unités monomériquesM 2issues l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, l'acrylate de propyle, l'acrylate de n-butyle, l'acrylate d'isobutyle, l’acrylate de t-butyle, l’acrylate de n-dodécyle, l'acrylate d'amyle, l'acrylate d'isoamyle, l'acrylate d'hexyle, l'acrylate de 2-éthylhexyle, l'acrylamide de diacétone, l'acrylate de lauryle, l’acrylate de n-octyle, le methacrylate d’hydroxypropyle, l’acrylate d’hydroxybutyle, l’acide acrylique de méthyle, le méthacrylate de méthyle ou le méthacrylate d’ureido. Le terme « acrylate » comprend ici les acrylates et les méthacrylates.Preferably, said acrylic polymer B comprises monomeric units M 2 of formula R 4 R 5 C=C(R 6 )C(O)R 7 in which the substituents R 4 , R 5 and R 6 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl; R 7 is selected from the group consisting of –NHC(CH 3 ) 2 CH 2 C(O)CH 3 or –OR' with R' selected from the group consisting of C 1 -C 18 alkyl optionally substituted by one or more –OH group(s) a five or ten membered heterocycle comprising at least one nitrogen atom in its cyclic chain. Said heterocycle may be saturated or unsaturated or aromatic. Said heterocycle may be monocyclic or bicyclic. Said heterocycle may be a pyrrole, pyrrolidine, pyridine, piperidine, pyrimidine, pyrazine, 1,4-dihydropyridine, indole, oxindole, isatin, quinoline, isoquinoline, quinazoline, imidazoline, pyrazolidine, 2-pyrrolidone, deltalactam, succinimide, 2-imidazolidinone, 4-imidazolidinone ring. Said heterocycle may be substituted by one or more C 1 -C 5 alkyl groups. As mentioned above, the C 1 -C 18 alkyl is optionally substituted by said heterocycle. The latter may be linked to the alkyl chain by the nitrogen atom or any other atoms forming the heterocycle. Preferably the heterocycle is 2-pyrrolidone, delta-lactam, succinimide, 2-imidazolidinone, 4-imidazolidinone. In the present application, the term alkyl includes linear and branched alkyls. According to a preferred embodiment, the substituent R' is selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, n-dodecyl, amyl, isoamyl, hexyl, 2-ethylhexyl, lauryl, n-octyl, hydroxybutyl, hydroxypropyl, ethyl substituted by a ureido group, hydroxyethyl. In particular, said acrylic polymer B comprises monomeric units M 2 of formula R 4 R 5 C=C(R 6 )C(O)R 7 in which the substituents R 4 and R 5 are H; R 6 is H or CH 3 ; R 7 is –OR' with R' selected from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, n-dodecyl, amyl, isoamyl, hexyl, 2-ethylhexyl, lauryl, n-octyl, hydroxypropyl, hydroxybutyl, 2-pyrrolidone, deltalactam, succinimide, 2-imidazolidinone, 4-imidazolidinone ethyl substituted with a ureido group, hydroxyethyl. Thus, said acrylic polymer B comprises monomeric units M 2 from methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, n-dodecyl acrylate, amyl acrylate, isoamyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, diacetone acrylamide, lauryl acrylate, n-octyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, methyl acrylic acid, methyl methacrylate or ureido methacrylate. The term "acrylate" herein includes acrylates and methacrylates.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBcomprend au moins 1%, avantageusement au moins 5%, de préférence au moins 10%, en particulier au moins 25%, plus particulièrement au moins 20% en moles d’unités monomériquesM 2.According to a preferred embodiment, said acrylic polymer B comprises at least 1%, advantageously at least 5%, preferably at least 10%, in particular at least 25%, more particularly at least 20% by mole of monomeric units M 2 .

Optionnellement, le polymère acryliqueBpeut également comprendre des unités monomériquesM3issues d’un monomère insaturé copolymérisable avec les monomères de formule R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H), R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) et les monomères de formule R4R5C=C(R6)C(O)R7 tels que définis ci-dessus. Avantageusement, les unités monomériquesM3issues peuvent être issues d’un monomère de formule (R8)(R9)C=C(R10)(R11-R12), (R8)(R9)C=C(R10)(P(O)(OR13)(OR14)), (R8)(R9)C=C(R10)(C(O)NH(R1 7-R18)) ou (R8)(R9)C=C(R10)(C(O)N(R15-R16)(R1 7-R18)) dans laquelle les substituants R8, R9et R10sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H et C1-C5alkyle ; R11, R15et R17sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en C1-C18alkyle, C6-C18aryle, C4-C18cycloalkyle, C1-C18fluoroalkyle, C6-C18fluoroaryle, C4-C18fluorocycloalkyle, les oligomères du propylène glycol, les oligomères de l’éthylène glycol, les oligomères de l’oxyde d’hexafluoropropylène et les oligomères de l’oxyde de tétrafluoroéthylène ; R12, R16et R18sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en CO2H, COOM, OH, CONH2, CON(R19)2, SO3H, SO3M avec R19étant C1-C5alkyle, M est NH4 +, NR19 4 +, Na+ou K+; R13et R14sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, C1-C18alkyle, C6-C18aryle, C4-C18cycloalkyle, C1-C18fluoroalkyle, C6-C18fluoroaryle, C4-C18fluorocycloalkyle, les oligomères du propylène glycol, les oligomères de l’éthylène glycol, les oligomères de l’oxyde d’hexafluoropropylène, les oligomères de l’oxyde de tétrafluoroéthylène, un cation alcalin, NH4 +et NR19 4 +. De préférence, les unités monomériquesM3peuvent être issues d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en l'acide fumarique, l'acide crotonique, l'acide itaconique, acétate de vinyle, le vinyle néodécanoate, l’acrylamide, le méthacrylamide, le N-méthylacrylamide, le N-méthylméthacrylamide, le N-méthylolacrylamide, le N-méthylolméthacrylamide, le N-alkylacrylamide, le N-alkylméthacrylamide, le N,N-dialkylacrylamide, le N,N-dialkylméthacrylamide, le diacétone acrylamide, l'acrylate de 2-hydroxyéthyle, l'acrylate de N-dialkylaminoéthyle, l'acrylate de glycidyle, l'acrylate de n-dodecyl, l'acrylate de fluoroalkyle, le méthacrylate de dialkylaminoéthyle, le méthacrylate de fluoroalkyle, le méthacrylate de 2-hydroxyéthyle, le méthacrylate de n-octyle, t-butyl methacrylate, le méthacrylate de glycidyle, le diméthacrylate d'éthylèneglycol, l’anhydride maléique, et les composés d'éther de glycidyle alcénylique tels que par exemple l'éther de glycidyle allylique, le 1,3-butadiène, l'isoprène, benzène divinylique, l'acrylonitrile, le méthacrylonitrile. Parmi ceux-ci, on préfère l'acide itaconique, l'acide fumarique, le N-méthylolacrylamide, le N-méthylolméthacrylamide, l'acrylamide de diacétone, l’acide acrylamido-2-methylpropane sulfonique, l'acrylate de 2-hydroxyéthyle, le méthacrylate de 2-hydroxyéthyle et l'éther glycidylique d'allyle, le 1,3-butadiène et l'acrylonitrile. Ces composés peuvent être utilisés seuls ou en mélange de deux ou plusieurs. De préférence, le polymère acryliqueBcomprend moins de 30%, avantageusement moins de 20% en moles d’unités monomériquesM3 . Optionally, acrylic polymerBmay also include monomeric unitsM3from an unsaturated monomer copolymerizable with the monomers of formula R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H), R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) and monomers of formula R4R5C=C(R6)HORN7 as defined above. Advantageously, the monomeric unitsM3issues can be derived from a monomer of formula (R8)(R9)C=C(R10)(R11-R12), (R8)(R9)C=C(R10)(P(O)(OR13)(GOLD14)), (R8)(R9)C=C(R10)(C(O)NH(R1 7-R18)) or (R8)(R9)C=C(R10)(C(O)N(R15-R16)(R1 7-R18)) in which the substituents R8, R9and R10are independently selected from the group consisting of H and C1-C5alkyl; R11, R15and R17are independently of each other selected from the group consisting of C1-C18alkyl, C6-C18aryl, C4-C18cycloalkyl, C1-C18fluoroalkyl, C6-C18fluoroaryl, C4-C18fluorocycloalkyl, propylene glycol oligomers, ethylene glycol oligomers, hexafluoropropylene oxide oligomers and tetrafluoroethylene oxide oligomers; R12, R16and R18are independently selected from the group consisting of CO2H, COOM, OH, CONH2, CON(R19)2, SO3H, SO3M with R19being C1-C5alkyl, M is NH4 +, NR19 4 +, N / A+or K+; R13and R14are independently selected from the group consisting of H, C1-C18alkyl, C6-C18aryl, C4-C18cycloalkyl, C1-C18fluoroalkyl, C6-C18fluoroaryl, C4-C18fluorocycloalkyl, propylene glycol oligomers, ethylene glycol oligomers, hexafluoropropylene oxide oligomers, tetrafluoroethylene oxide oligomers, an alkali cation, NH4 +and NR19 4 +. Preferably, the monomeric unitsM3may be derived from a monomer selected from the group consisting of fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, vinyl acetate, vinyl neodecanoate, acrylamide, methacrylamide, N-methylacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, N-alkylacrylamide, N-alkylmethacrylamide, N,N-dialkylacrylamide, N,N-dialkylmethacrylamide, diacetone acrylamide, 2-hydroxyethyl acrylate, N-dialkylaminoethyl acrylate, glycidyl acrylate, n-dodecyl acrylate, fluoroalkyl acrylate, dialkylaminoethyl methacrylate, fluoroalkyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methacrylate n-octyl, t-butyl methacrylate, glycidyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, maleic anhydride, and alkenyl glycidyl ether compounds such as, for example, allyl glycidyl ether, 1,3-butadiene, isoprene, divinyl benzene, acrylonitrile, methacrylonitrile. Among these, itaconic acid, fumaric acid, N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, diacetone acrylamide, acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and allyl glycidyl ether, 1,3-butadiene and acrylonitrile are preferred. These compounds can be used alone or in a mixture of two or more. Preferably, the acrylic polymerBcomprises less than 30%, advantageously less than 20% by mole of monomeric unitsM3 .

Le polymère acryliqueButilisé dans l’invention peut être obtenus par polymérisation des monomères selon des méthodes de polymérisation connues comme la polymérisation en émulsion ou en suspension. Le polymère acryliqueBainsi obtenu est ensuite mis en contact avec une solution ou une dispersion d’hydroxyde de lithium afin d’obtenir les monomères comportant des groupements -CO2Li. La concentration en LiOH est adaptée à la teneur en groupements -CO2Li désirée.The acrylic polymer B used in the invention can be obtained by polymerization of the monomers according to known polymerization methods such as emulsion or suspension polymerization. The acrylic polymer B thus obtained is then brought into contact with a solution or dispersion of lithium hydroxide in order to obtain the monomers comprising -CO 2 Li groups. The concentration of LiOH is adapted to the desired content of -CO 2 Li groups.

Selon un mode de réalisation préféré, ledit polymère acryliqueBcomprend également un cation divalent. Ledit cation divalent peut être Ca2+, Mg2+, Ba2+, Cu2+ou Zn2+ou un mélange de ceux-ci. De préférence, ledit cation divalent peut être Ca2+ou Zn2+ou un mélange de ceux-ci. Ledit cation divalent est de préférence lié à un groupement carboxylate CO2 -dudit polymère acryliqueB. Ledit cation divalent peut être ajoutée sous la forme d’une solution ou d’une dispersion d’hydroxyde dudit cation. Celle-ci est ajoutée au polymère acryliqueBsimultanément ou non à la solution ou dispersion de LiOH mentionnée ci-dessus. La présence de ce cation divalent permet d’améliorer l’efficacité de la batterie comprenant ledit polymère acryliqueB. Le ratio molaire entre le cation divalent et le lithium est de 0,01 à 1, de préférence de 0,05 à 0,5.According to a preferred embodiment, said acrylic polymer B also comprises a divalent cation. Said divalent cation may be Ca 2+ , Mg 2+ , Ba 2+ , Cu 2+ or Zn 2+ or a mixture thereof. Preferably, said divalent cation may be Ca 2+ or Zn 2+ or a mixture thereof. Said divalent cation is preferably linked to a carboxylate group CO 2 - of said acrylic polymer B . Said divalent cation may be added in the form of a solution or dispersion of hydroxide of said cation. This is added to the acrylic polymer B simultaneously or not with the solution or dispersion of LiOH mentioned above. The presence of this divalent cation makes it possible to improve the efficiency of the battery comprising said acrylic polymer B . The molar ratio between the divalent cation and the lithium is from 0.01 to 1, preferably from 0.05 to 0.5.

Selon un mode de réalisation préféré, le taux massique de polymère acryliqueBpar rapport au polymère fluoréAest de 1 à 70%, avantageusement de 2 à 60%, de préférence de 3 à 50%, plus préférentiellement de 4 à 40%, en particulier de 5 à 30%.According to a preferred embodiment, the mass content of acrylic polymer B relative to the fluorinated polymer A is from 1 to 70%, advantageously from 2 to 60%, preferably from 3 to 50%, more preferably from 4 to 40%, in particular from 5 to 30%.

Selon un autre aspect, la présente invention fournit un procédé de préparation dudit liant selon la présente invention. Selon un mode de réalisation préféré, ledit procédé comprend une étape de :

  • Mélange dudit polymère fluoréAsous forme de latex et dudit polymère acryliqueBsous forme d’une solution aqueuse ou de latex, et
  • Optionnellement, séchage du mélange obtenu à l’étape précédente, de préférence par atomisation ou co-atomisation,
  • Optionnellement broyage du mélange séché obtenu à l’étape précédente.
According to another aspect, the present invention provides a process for preparing said binder according to the present invention. According to a preferred embodiment, said process comprises a step of:
  • Mixture of said fluorinated polymer A in the form of latex and said acrylic polymer B in the form of an aqueous solution or latex, and
  • Optionally, drying the mixture obtained in the previous step, preferably by atomization or co-atomization,
  • Optionally, grinding the dried mixture obtained in the previous step.

L’étape de séchage peut être mise en œuvre par atomisation ou co-atomisation, de préférence à une température de 100°C à 220°C. La poudre peut également être obtenue par des techniques de broyage, telles qu’un cryobroyage, où le mélange est amené à une température inférieure à la température ambiante, au moyen d’azote liquide par exemple, avant le broyage. À la fin de l’étape de fabrication de la poudre, à savoir après l’étape de séchage, la taille de particule peut être ajustée et optimisée par des procédés de sélection ou de criblage et/ou par broyage. Les étapes de séchage et de broyage sont mises en œuvre lorsque ledit liant est mis sous la forme d’une poudre.The drying step may be carried out by atomization or co-atomization, preferably at a temperature of 100°C to 220°C. The powder may also be obtained by grinding techniques, such as cryogenic grinding, where the mixture is brought to a temperature below room temperature, for example by means of liquid nitrogen, before grinding. At the end of the powder manufacturing step, namely after the drying step, the particle size may be adjusted and optimized by selection or screening processes and/or by grinding. The drying and grinding steps are carried out when said binder is put into the form of a powder.

Alternativement, ledit polymère fluoréAet ledit polymère acryliqueBpeuvent être mélangés en présence d’un solvant organique ou d’un mélange eau et solvant organique.Alternatively, said fluorinated polymer A and said acrylic polymer B may be mixed in the presence of an organic solvent or a mixture of water and organic solvent.

Selon un autre aspect, la présente invention fournit une électrode. L’électrode comprend ledit liant selon la présente invention, un agent conducteur et un matériau actif.According to another aspect, the present invention provides an electrode. The electrode comprises said binder according to the present invention, a conductive agent and an active material.

Dans un mode de réalisation préféré, l’électrode possède la composition massique suivante :In a preferred embodiment, the electrode has the following mass composition:

a. 50 % à 99,9 % de matériau actif, préférablement 50 % à 99 %,a. 50% to 99.9% active material, preferably 50% to 99%,

b. 25 % à 0 % d’agent conducteur, préférablement 25 % à 0,5 %,b. 25% to 0% conductive agent, preferably 25% to 0.5%,

c. 25 % à 0,05 % dudit liant selon l’invention, préférablement 25 % à 0,5 %,c. 25% to 0.05% of said binder according to the invention, preferably 25% to 0.5%,

d. 0 % à 5 % d’au moins un additif choisi dans le groupe constitué par un plastifiant, un liquide ionique, un agent dispersant pour additif conducteur, et un agent auxiliaire d’écoulement ;d. 0% to 5% of at least one additive selected from the group consisting of a plasticizer, an ionic liquid, a dispersing agent for conductive additive, and a flow aid;

la somme de tous ces pourcentages étant de 100 %.the sum of all these percentages being 100%.

Les agents conducteurs dans l’électrode sont composés d’un ou plusieurs matériaux qui peuvent améliorer la conductivité. Certains exemples comprennent des noirs de carbone tels que le noir d’acétylène, le noir de Ketjen ; des fibres de carbone, telles qu’un nanotube de carbone, une nanofibre de carbone, une fibre de carbone par croissance en phase vapeur ; des poudres métalliques telles qu’une poudre SUS, et une poudre d’aluminium.The conductive agents in the electrode are composed of one or more materials that can enhance the conductivity. Some examples include carbon blacks such as acetylene black, Ketjen black; carbon fibers, such as carbon nanotube, carbon nanofiber, vapor-grown carbon fiber; metal powders such as SUS powder, and aluminum powder.

Les matériaux actifs sont des matériaux qui sont capables de stocker et de libérer des ions lithium.Active materials are materials that are capable of storing and releasing lithium ions.

Dans un mode de réalisation préféré, ladite électrode est une électrode négative. En particulier, pour une électrode négative, ledit matériau actif est choisi dans le groupe constitué par un alliage de lithium, du lithium métal, un oxyde métallique, un matériau de carbone tel que le graphite ou du carbone dur, le silicium, un alliage de silicium et Li4TiO12. La forme du matériau actif d’électrode négative n’est pas particulièrement limitée mais est préférablement particulaire.In a preferred embodiment, said electrode is a negative electrode. In particular, for a negative electrode, said active material is selected from the group consisting of a lithium alloy, lithium metal, a metal oxide, a carbon material such as graphite or hard carbon, silicon, a silicon alloy and Li 4 TiO 12 . The shape of the negative electrode active material is not particularly limited but is preferably particulate.

Dans un autre mode de réalisation préféré, ladite électrode est une électrode positive. Préférablement, pour une électrode positive, ledit matériau actif est choisi dans le groupe constitué par LiCoO2, Li(Ni, Co, AI)O2, Li(1+ x), NiaMnbCoc (x représente un nombre réel de 0 ou plus, a = 0,8, 0,6, 0,5, ou 1/3, b = 0,1, 0,2, 0,3, ou 1/3, c = 0,1, 0,2, ou 1/3), LiNiO2, LiMn2O4, LiCoMnO4, Li3NiMn3O3, Li3Fe2(PO4)3, Li3V2(PO4)3, un spinelle Li Mn substitué par un élément différent possédant une composition représentée par Li1+xMn2-x-yMyO4, M représentant au moins un métal choisi parmi Al, Mg, Co, Fe, Ni, et Zn, x et y représentant indépendamment un nombre réel compris entre 0 et 2, titanate de lithium LixTiOy – x et y représentant indépendamment un nombre réel compris entre 0 et 2, et un phosphate de métal et de lithium possédant une composition représentée par LiMPO4, M représentant Fe, Mn, Co, ou Ni.In another preferred embodiment, said electrode is a positive electrode. Preferably, for a positive electrode, said active material is selected from the group consisting of LiCoO 2 , Li(Ni, Co, AI)O 2 , Li(1+ x), NiaMnbCoc (x represents a real number of 0 or more, a = 0.8, 0.6, 0.5, or 1/3, b = 0.1, 0.2, 0.3, or 1/3, c = 0.1, 0.2, or 1/3), LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , Li 3 NiMn 3 O 3 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , a Li Mn spinel substituted by a different element having a composition represented by Li1+xMn2-x-yMyO4, M representing at least one metal selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, and Zn, x and y independently representing a real number between 0 and 2, lithium titanate LixTiOy – x and y independently representing a real number between 0 and 2, and a lithium metal phosphate having a composition represented by LiMPO4, M representing Fe, Mn, Co, or Ni.

De plus, la surface de chacun des matériaux décrits ci-dessus peut être revêtue. Le matériau de revêtement n’est pas particulièrement limité tant qu’il possède une conductivité des ions lithium et contient un matériau capable d’être maintenu sous la forme d’une couche de revêtement sur la surface du matériau actif. Des exemples du matériau de revêtement comprennent LiNbO3, Li4Ti5O12, et Li3PO4.In addition, the surface of each of the materials described above can be coated. The coating material is not particularly limited as long as it has lithium ion conductivity and contains a material capable of being maintained as a coating layer on the surface of the active material. Examples of the coating material include LiNbO 3 , Li 4 Ti 5 O 12 , and Li 3 PO 4 .

La forme du matériau actif d’électrode positive n’est pas particulièrement limitée mais est préférablement particulaire.The shape of the positive electrode active material is not particularly limited but is preferably particulate.

Selon un autre aspect de la présente invention, un procédé de préparation de l’électrode revêtue à sec est fourni.According to another aspect of the present invention, a method of preparing the dry coated electrode is provided.

Ledit procédé de préparation de l’électrode revêtue à sec comprend les étapes suivantes :Said method of preparing the dry coated electrode comprises the following steps:

- mélange du matériau actif, dudit liant selon la présente invention sous forme de poudre tel que décrit ci-dessus, et de l’agent conducteur en utilisant un procédé qui fournit une formulation d’électrode applicable à un substrat métallique par un procédé « sans solvant » ;- mixing the active material, said binder according to the present invention in powder form as described above, and the conductive agent using a process which provides an electrode formulation applicable to a metal substrate by a “solvent-free” process;

- dépôt de ladite formulation d’électrode sur un substrat par un procédé sans solvant pour obtenir une électrode de batterie Li-ion, et- depositing said electrode formulation on a substrate by a solvent-free process to obtain a Li-ion battery electrode, and

- consolidation de ladite électrode par une étape de traitement thermomécanique réalisée à une température T1 comprise entre Tf – 50°C < T1 < Tg + 50°C lorsque Tg > Tf ou à une température T1 comprise entre Tg – 50°C < T1 < Tf + 50°C lorsque Tf > Tg avec Tf étant la température de fusion du polymère fluoréAet Tg étant la température de transition vitreuse du polymère acryliqueB.- consolidation of said electrode by a thermomechanical treatment step carried out at a temperature T1 between Tf – 50°C < T1 < Tg + 50°C when Tg > Tf or at a temperature T1 between Tg – 50°C < T1 < Tf + 50°C when Tf > Tg with Tf being the melting temperature of the fluorinated polymer A and Tg being the glass transition temperature of the acrylic polymer B.

Un procédé « sans solvant » est un procédé qui ne requiert pas une étape d’évaporation de solvant résiduel après l’étape de dépôt.A “solventless” process is a process that does not require a residual solvent evaporation step after the deposition step.

Un traitement thermomécanique peut être réalisé par exemple par une machine de calandrage comportant des rouleaux pouvant être chauffés ou une presse à plaques qui peut également être chauffée.Thermomechanical treatment can be carried out, for example, by a calendering machine with rollers that can be heated or a plate press that can also be heated.

Comme procédés de mélange sans solvant des différents constituants de la formulation d’électrode avant la phase de dépôt sur le collecteur, on peut citer sans être exhaustif: mélange par agitation, mélange par jet d'air, mélange à haut cisaillement, mélange par mélangeur en V, mélange par mélangeur de masse à vis, mélange par double cône, mélange par tambour, mélange conique, mélange par double bras en Z, mélange en lit fluidisé, mélange en mélangeur planétaire, mélange par mécano-fusion, mélange par extrusion, mélange par calandrage, mélange par broyage.As solvent-free mixing processes of the various constituents of the electrode formulation before the deposition phase on the collector, the following may be mentioned, without being exhaustive: mixing by agitation, mixing by air jet, high shear mixing, mixing by V mixer, mixing by screw mass mixer, mixing by double cone, mixing by drum, conical mixing, mixing by double Z arm, mixing in a fluidized bed, mixing in a planetary mixer, mixing by mechanical fusion, mixing by extrusion, mixing by calendering, mixing by grinding.

Selon un mode de réalisation, après l’étape de mélange de poudre, l’électrode est fabriquée par un procédé de pulvérisation sans solvant, par dépôt de la formulation sur le substrat métallique, par un procédé de pulvérisation pneumatique, par pulvérisation électrostatique, par trempage dans un lit de poudre fluidisée, par aspersion, par sérigraphie électrostatique, par dépôt avec des brosses rotatives, par dépôt avec des rouleaux rotatifs d’ajout, par calandrage.According to one embodiment, after the powder mixing step, the electrode is manufactured by a solvent-free spraying process, by depositing the formulation on the metal substrate, by a pneumatic spraying process, by electrostatic spraying, by dipping in a fluidized powder bed, by spraying, by electrostatic screen printing, by deposition with rotating brushes, by deposition with rotating addition rollers, by calendering.

Selon un mode de réalisation, la consolidation de l’électrode après un procédé dépôt sur le substrat métallique par pulvérisation sans solvant (procédé de pulvérisation pneumatique, par pulvérisation électrostatique, par trempage dans un lit de poudre fluidisée, par aspersion, par sérigraphie électrostatique, par dépôt avec des brosses rotatives, par dépôt avec des rouleaux rotatifs d’ajout) est réalisée par un procédé de calandrage. Ce procédé consiste à appliquer une pression sur l’électrode à l’aide de deux rouleaux éventuellement chauffés.According to one embodiment, the consolidation of the electrode after a deposition process on the metal substrate by solvent-free spraying (pneumatic spraying process, by electrostatic spraying, by dipping in a fluidized powder bed, by sprinkling, by electrostatic screen printing, by deposition with rotating brushes, by deposition with rotating addition rollers) is carried out by a calendering process. This process consists of applying pressure to the electrode using two optionally heated rollers.

Selon un mode de réalisation, après l’étape de mélange de poudre, l’électrode est fabriquée par un procédé sans solvant en deux étapes. Une première étape consiste en la fabrication d’un film autoportant à partir de la formulation prémélangée avec un procédé thermomécanique comme une extrusion, un calandrage ou une thermo-compression. Dans une deuxième étape, le film autoportant est stratifié sur le substrat métallique par un procédé combinant la température et la pression comme un calandrage ou une thermo-compression.In one embodiment, after the powder mixing step, the electrode is manufactured by a two-step solvent-free process. A first step consists of manufacturing a self-supporting film from the premixed formulation with a thermomechanical process such as extrusion, calendering or thermo-compression. In a second step, the self-supporting film is laminated onto the metal substrate by a process combining temperature and pressure such as calendering or thermo-compression.

Selon un mode de réalisation, après l’étape de mélange de poudre, l’électrode est fabriquée par un procédé sans solvant en utilisant un procédé de calandrage qui permet de réaliser l’étape de filmification et de transfert du revêtement sur le collecteur de courant en une seule étape c’est-à-dire sans passer par une étape de fabrication d’un film auto-supporté. Pour ce faire, la calandre utilisée possède plusieurs rouleaux (au moins trois). La poudre obtenue après l’étape de mélange est introduite entre les deux premiers rouleaux le plus souvent chauffés et possédant des vitesses de rotation différentielles pour cisailler la poudre. Le revêtement formé et resté collé sur le rouleau le plus rapide est ensuite directement laminé sur le collecteur de courant avec un troisième rouleau. L’électrode ainsi obtenue peut être repassée ultérieurement dans une calandre pour ajuster sa porosité ou son épaisseur si besoin.According to one embodiment, after the powder mixing step, the electrode is manufactured by a solvent-free process using a calendering process that makes it possible to carry out the film-forming and coating transfer step on the current collector in a single step, i.e. without going through a step of manufacturing a self-supporting film. To do this, the calender used has several rollers (at least three). The powder obtained after the mixing step is introduced between the first two rollers, most often heated and having differential rotation speeds to shear the powder. The coating formed and remaining stuck on the fastest roller is then directly rolled onto the current collector with a third roller. The electrode thus obtained can be subsequently passed through a calender to adjust its porosity or thickness if necessary.

Le rapport en masse des agents conducteurs par rapport au matériau actif est préférablement de 0 à 10 %, plus préférablement de 0 à 7 %.The mass ratio of conductive agents to active material is preferably 0 to 10%, more preferably 0 to 7%.

Le rapport en masse de liant par rapport au matériau actif est préférablement de 0,1 à 10 %, plus préférablement de 0,5 à 7 %.The mass ratio of binder to active material is preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.5 to 7%.

Selon un mode de réalisation, les composants d’électrode sont tous mélangés en une fois selon des procédés conventionnels, conduisant à une formulation d’électrode.In one embodiment, the electrode components are all mixed at once using conventional methods, resulting in an electrode formulation.

Dans un mode de réalisation, ladite formulation d’électrodes est appliquée sur un substrat par sérigraphie électrostatique. Certains exemples de substrat sont des collecteurs de courant tels qu’une feuille métallique et une maille métallique, des films de polymère, ou une couche d’électrolyte solide d’une batterie à l’état solide.In one embodiment, said electrode formulation is applied to a substrate by electrostatic screen printing. Some examples of the substrate are current collectors such as metal foil and metal mesh, polymer films, or a solid electrolyte layer of a solid state battery.

L’épaisseur préférée d’une électrode est de 0,1 µm à 1 000 µm, préférablement de 0,1 µm à 300 µm.The preferred thickness of an electrode is 0.1 µm to 1000 µm, preferably 0.1 µm to 300 µm.

Selon un autre aspect, la présente invention fournit un procédé de préparation d’une électrode par voie solvantée comprenant les étapes de :According to another aspect, the present invention provides a method of preparing an electrode by solvent-based route comprising the steps of:

- mélange en présence d’un solvant dudit liant selon la présente invention, d’un matériau actif et optionnellement d’un agent conducteur ;- mixing in the presence of a solvent of said binder according to the present invention, of an active material and optionally of a conductive agent;

- dépôt du mélange obtenu à l’étape précédente sur un collecteur de courant pour obtenir une électrode ;- depositing the mixture obtained in the previous step on a current collector to obtain an electrode;

- séchage de ladite électrode.- drying of said electrode.

Dans ce procédé, ledit solvant peut être de l’eau ou un solvant organique ou un mélange des deux. Ledit solvant organique peut être sélectionné parmi le groupe consistant en n-methylpyrrolidone (NMP), dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), triethylphosphite (TEP), acétone, cyclopentanone, tetrahydrofurane, methyl ethylketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MiBK), ethyl acetate (EA), butyl acetate (BA), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone and N-butylpyrrolidone ; et les mélanges de ceux-ci.In this method, said solvent may be water or an organic solvent or a mixture of both. Said organic solvent may be selected from the group consisting of n-methylpyrrolidone (NMP), dimethylsulfoxide (DMSO), N,N-dimethylformamide (DMF), triethylphosphite (TEP), acetone, cyclopentanone, tetrahydrofuran, methyl ethylketone (MEK), methyl isobutyl ketone (MiBK), ethyl acetate (EA), butyl acetate (BA), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone and N-butylpyrrolidone; and mixtures thereof.

Selon un autre aspect de la présente invention, une batterie Li-ion est fournie. Préférablement, la batterie Li-ion comprend une électrode positive, une électrode négative et un séparateur, au moins une électrode étant une électrode selon la présente invention.According to another aspect of the present invention, a Li-ion battery is provided. Preferably, the Li-ion battery comprises a positive electrode, a negative electrode and a separator, at least one electrode being an electrode according to the present invention.

ExemplesExamples

Les exemples suivants illustrent la présente invention sans limiter celle-ci.The following examples illustrate the present invention without limiting it.

Méthode de mesure du pHpH measurement method

On emploie un pH-mètre de marque Mettler Toledo SevenEasy ou équivalent et une Electrode In Lab Routine Pro. Avant l'étalonnage, on s'assure de l'état de propreté de l'électrode. Au besoin, nettoyer l'électrode avec de l'eau chaude savonneuse. On s'assure que l'électrode pH est toujours gardée remplie avec de la solution de remplissage KCl. L'appareil est étalonné avec des solutions tampons de pH 10, 7 et 4. Pour étalonner, on trempe l’électrode dans la solution tampons pH 10 et appuyer sur Cal, une fois le pH stabilisé répéter l’opération avec le tampon pH 7 puis 4. On rince à l’eau distillée et on sèche l’électrode entre chaque tampon. L'électrode est préparée au préalable avant la mesure par trempage dans une solution de l'HCl 0.1M pendant une à deux heures puis rincée à l'eau désionisée. Pour mesurer le pH, on trempe l’électrode dans le produit en l’état à tester et on agite quelques secondes. On laisse se stabiliser la mesure 15mn et on lit la valeur affichée par le pH-mètre. La mesure est faite à température ambiante.A Mettler Toledo SevenEasy pH meter or equivalent and an Electrode In Lab Routine Pro are used. Before calibration, ensure that the electrode is clean. If necessary, clean the electrode with warm soapy water. Ensure that the pH electrode is always kept filled with KCl filling solution. The device is calibrated with pH 10, 7 and 4 buffer solutions. To calibrate, dip the electrode in the pH 10 buffer solution and press Cal, once the pH has stabilized repeat the operation with the pH 7 then 4 buffer. Rinse with distilled water and dry the electrode between each buffer. The electrode is prepared beforehand before measurement by soaking in a 0.1M HCl solution for one to two hours then rinsed with deionized water. To measure the pH, dip the electrode in the product to be tested and shake for a few seconds. Allow the measurement to stabilize for 15 minutes and read the value displayed by the pH meter. The measurement is taken at room temperature.

PolymèreB Polymer B

Dans un réacteur de 1000ml en verre muni d’une agitation mécanique et d’un chauffage de bain d’huile, on a pesé 416g d’eau désionisée et 3,2g de dodecyl sulfate de sodium à 97%. Dans un premier récipient muni d’une agitation de type barreau magnétique, on a pesé 150g d’eau désionisée, 1,06g de dodecyl sulfate de sodium à 97%, 0,7g de diallylphtalate, 163 g de méthyl méthacrylate, 116 g d’acide méthacrylique. Ce mélange est mis sous agitation constante tout au long de la polymérisation. Dans un second récipient, on a préparé une solution constituée de 0,7g de persulfate d’ammonium, 10g d’eau désionisée. Dans un troisième récipient, on a préparé une solution constituée de 0,1g de métabisulfite de sodium, 10g d’eau désionisée. Le réacteur a été chauffé à 76°C. On a introduit dans celui-ci les contenus du second récipient et du troisième récipient, puis le contenu du premier récipient a été introduit toujours sous agitation à l‘aide d’une pompe péristaltique dans le réacteur en 120mn à 76°C. La dispersion a été chauffée à 78°C pendant 60 min. Une dispersion, contenant 28% de matières sèches, a été obtenue. Les particules possèdent un diamètre médian mesuré par DDL de 100nm. Le pH de la dispersion aqueuse est de 3,1. A cette solution, on a ajouté une dispersion d’hydroxyde de lithium à 20% dans l’eau de sorte à obtenir un taux de lithiation de 35%.In a 1000 ml glass reactor equipped with mechanical stirring and oil bath heating, 416 g of deionized water and 3.2 g of 97% sodium dodecyl sulfate were weighed. In a first container equipped with a magnetic bar stirrer, 150 g of deionized water, 1.06 g of 97% sodium dodecyl sulfate, 0.7 g of diallylphthalate, 163 g of methyl methacrylate, 116 g of methacrylic acid were weighed. This mixture was stirred constantly throughout the polymerization. In a second container, a solution consisting of 0.7 g of ammonium persulfate, 10 g of deionized water was prepared. In a third container, a solution was prepared consisting of 0.1 g of sodium metabisulfite and 10 g of deionized water. The reactor was heated to 76°C. The contents of the second and third containers were introduced into it, then the contents of the first container were introduced, still stirring, using a peristaltic pump into the reactor over 120 min at 76°C. The dispersion was heated to 78°C for 60 min. A dispersion containing 28% dry matter was obtained. The particles have a median diameter measured by DDL of 100 nm. The pH of the aqueous dispersion is 3.1. To this solution, a dispersion of 20% lithium hydroxide in water was added so as to obtain a lithiation rate of 35%.

PolymèreA Polymer A

On dispose d’une dispersion aqueuse de polymère PVDF se présentant sous la forme d’un latex avec un pH de 3,6, d’extrait sec 24,1% et dont les tailles de particules sont de 145nm. Le PVDF est un copolymère de fluorure de vinylidène et d’hexafluoropropylène caractérisé par une température de fusion de de 148°C mesurée par DSC (differential scanning calorimetry).An aqueous dispersion of PVDF polymer is available in the form of a latex with a pH of 3.6, a dry extract of 24.1% and whose particle sizes are 145 nm. PVDF is a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene characterized by a melting temperature of 148 ° C measured by DSC (differential scanning calorimetry).

Les formulations aqueuses sont réalisées selon le procédé suivant :Aqueous formulations are produced using the following process:

On pèse dans un récipient le polymèreAet sous agitation à l’aide d’un agitateur mécanique on introduit en 10mn le polymère acryliqueB. Le temps d’agitation après introduction du polymère acrylique est de 10mn.Polymer A is weighed into a container and, while stirring using a mechanical stirrer, acrylic polymer B is introduced over 10 minutes. The stirring time after introduction of the acrylic polymer is 10 minutes.

Exemple 1Example 1

On pèse 70,11g de polymèreAet on ajoute 30,04g du polymèreB. La formulation aqueuse contenant en ratio sec 70% massique de PVDF et 30% de polymère acrylique est disposée dans un cristallisoir et séché 24h dans une étuve à 110°C. On obtient une poudre homogène qui est broyée à l’aide d’un broyeur électrique à couteaux de type moulin à café dans un premier temps, puis cryobroyée à l’aide d’un broyeur à boulet dans un second temps. La poudre obtenue est particulièrement homogène et permet d’être très facilement compressée afin d’obtenir des couches polymériques sur des surfaces métalliques, ceci à l’aide par exemple de presse ou de machines à calandrer. Ce procédé permet donc de réaliser un couchage à sec sur des supports de type aluminium ce qui permet de produire des cathodes sans la présence de solvant toxique tels que de la NMP voire d’éviter des procédés aqueux qui nécessitent des séchages particulièrement onéreux et des formulations complexes demandant une maîtrise difficile de la rhéologie. Le même type de procédé sans solvant peut être utilisé pour la fabrication d’anode.70.11 g of polymer A are weighed and 30.04 g of polymer B are added. The aqueous formulation containing in dry ratio 70% by mass of PVDF and 30% of acrylic polymer is placed in a crystallizer and dried for 24 hours in an oven at 110 ° C. A homogeneous powder is obtained which is ground using an electric knife mill of the coffee grinder type in a first step, then cryogenically ground using a ball mill in a second step. The powder obtained is particularly homogeneous and can be very easily compressed in order to obtain polymeric layers on metal surfaces, using for example a press or calendering machines. This process therefore makes it possible to carry out dry coating on aluminium-type supports, which makes it possible to produce cathodes without the presence of toxic solvents such as NMP or even to avoid aqueous processes which require particularly expensive drying and complex formulations requiring difficult control of rheology. The same type of solvent-free process can be used for the manufacture of anodes.

Claims (20)

Liant comprenant un polymère fluoréAet un polymère acryliqueB, caractérisé en ce ledit polymère acryliqueBcomprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2 -Li+et ledit polymère acryliqueBa un taux de lithiation d’au moins 30%. Binder comprising a fluorinated polymer A and an acrylic polymer B , characterized in that said acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more functional group(s) CO 2 - Li + and said acrylic polymer B has a lithiation rate of at least 30% . Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit polymère acryliqueBcomprend également au moins 5% en moles d’unités monomériques contenant un groupement fonctionnel –CO2H ou anhydride d’acide carboxylique.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that said acrylic polymer B also comprises at least 5 mol% of monomeric units containing a functional group –CO 2 H or carboxylic acid anhydride. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère fluoréAcontient au moins des unités monomériques issues d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en le fluorure de vinyle; le fluorure de vinylidène (VDF); le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl- 1,3 -dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2dans laquelle R1est l'hydrogène ou F(CF2)met m vaut 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R2OCF=CH2dans laquelle R2est F(CF2)pet p est 1, 2, 3 ou 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluoropolymer A contains at least monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride; vinylidene fluoride (VDF); trifluoroethylene (VF3); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro(propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF=CF 2 in which R 1 is hydrogen or F(CF 2 ) m and m is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 2 OCF=CH 2 in which R 2 is F(CF 2 ) p and p is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit polymère fluoréAcomprend des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène et optionnellement des unités monomériques d’un monomère sélectionné parmi le groupe consistant en le fluorure de vinyle; le trifluoroéthylène (VF3); le chlorotrifluoroéthylène (CTFE); le 1,2-difluoroéthylène; le tétrafluoroéthylène (TFE); l'hexafluoropropylène (HFP); les perfluoro(alkyl vinyl) éthers tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl) éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl) éther (PPVE); le perfluoro(1,3-dioxole); le perfluoro(2,2-diméthyl- 1,3 -dioxole) (PDD); le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5; le produit de formule R1CH2OCF=CF2dans laquelle R1est l'hydrogène ou F(CF2)m et m vaut 1, 2, 3 ou 4; le produit de formule R2OCF=CH2dans laquelle R2est F(CF2)p et p est 1, 2, 3 ou 4; le perfluorobutyl éthylène (PFBE); le 3,3,3-trifluoropropène et le 2-trifluorométhyl-3,3,3-trifluoro-1-propène ou un mélange de ceux-ci.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that said fluoropolymer A comprises monomeric units derived from vinylidene fluoride and optionally monomeric units of a monomer selected from the group consisting of vinyl fluoride; trifluoroethylene (VF3); chlorotrifluoroethylene (CTFE); 1,2-difluoroethylene; tetrafluoroethylene (TFE); hexafluoropropylene (HFP); perfluoro(alkyl vinyl) ethers such as perfluoro(methyl vinyl) ether (PMVE), perfluoro(ethyl vinyl) ether (PEVE) and perfluoro(propyl vinyl) ether (PPVE); perfluoro(1,3-dioxole); perfluoro(2,2-dimethyl-1,3-dioxole) (PDD); the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF(CF 3 )OCF 2 CF 2 X in which X is SO 2 F, CO 2 H, CH 2 OH, CH 2 OCN or CH 2 OPO 3 H; the product of formula CF 2 =CFOCF 2 CF 2 SO 2 F; the product of formula F(CF 2 )nCH 2 OCF=CF 2 in which n is 1, 2, 3, 4 or 5; the product of formula R 1 CH 2 OCF=CF 2 in which R 1 is hydrogen or F(CF 2 )m and m is 1, 2, 3 or 4; the product of formula R 2 OCF=CH 2 in which R 2 is F(CF 2 )p and p is 1, 2, 3 or 4; perfluorobutyl ethylene (PFBE); 3,3,3-trifluoropropene and 2-trifluoromethyl-3,3,3-trifluoro-1-propene or a mixture thereof. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère fluoréAest un homopolymère du fluorure de vinylidène ou un copolymère comprenant des unités monomériques issues du fluorure de vinylidène et des unités monomériques issues d’un monomère sélectionnés parmi le groupe consistant en trifluoroéthylène, chlorotrifluoroéthylène, 1,2-difluoroéthylène, tétrafluoroéthylène, l’hexafluoropropylène ou un mélange de ceux-ci.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that the fluorinated polymer A is a homopolymer of vinylidene fluoride or a copolymer comprising monomeric units derived from vinylidene fluoride and monomeric units derived from a monomer selected from the group consisting of trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, 1,2-difluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene or a mixture thereof. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit polymère fluoré Acomprend des unités monomères portant au moins l’une des fonctions sélectionnées parmi le groupe consistant en acide carboxylique, anhydride d’acide carboxylique, esters d’acide carboxylique, groupes époxy tel que le glycidyle, amide, hydroxyle, carbonyle, mercapto, sulfure, oxazoline, phénoliques, ester, éther, siloxane, sulfonique, sulfurique, phosphorique, phosphonique.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that said fluorinated polymer HAScomprises monomer units carrying at least one of the functions selected from the group consisting of carboxylic acid, carboxylic acid anhydride, carboxylic acid esters, epoxy groups such as glycidyl, amide, hydroxyl, carbonyl, mercapto, sulfide, oxazoline, phenolic, ester, ether, siloxane, sulfonic, sulfuric, phosphoric, phosphonic. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère acryliqueBa une masse molaire en nombre supérieure ou égale à 3000 g.mol-1.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that the acrylic polymer B has a number-average molar mass greater than or equal to 3000 g.mol-1. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère acryliqueBcomprend des unités monomériques contenant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) CO2 -Li+, des unités monomériques portant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) acide carboxylique ou anhydride d’acide carboxylique et des unités monomériques portant un ou plusieurs groupement(s) fonctionnel(s) esters d’acide carboxylique.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that the acrylic polymer B comprises monomeric units containing one or more CO 2 - Li + functional group(s), monomeric units carrying one or more carboxylic acid or carboxylic acid anhydride functional group(s) and monomeric units carrying one or more carboxylic acid ester functional group(s). Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère acryliqueBcomprend des unités monomériquesM0issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X1)n-CO2 -Li+) dans laquelle les substituants R1, R2et R3sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle, des unités monomériquesM1issues d’un monomère de formule R1R2C=C(R3)((X2)n-CO2H) dans laquelle les substituants R1, R2et R3sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle ; X1et X2étant indépendamment l’un de l’autre un groupement hydrocarbure C1-C10alkyle optionnellement porteur d’un ou plusieurs groupement(s) hydroxyle(s) ; n est 0 ou 1 ; et optionnellement des unités monomériquesM2issues d’un monomère de formule R4R5C=C(R6)C(O)R7dans laquelle les substituants R4, R5et R6sont indépendamment les uns des autres sélectionnés parmi le groupe consistant en H, CO2H et C1-C5alkyle optionnellement substitué par un groupement CO2H ou CO2R’ avec R’ étant C1-C5alkyle ; et R7est sélectionné parmi le groupe consistant en –NHC(CH3)2CH2C(O)CH3ou –OR’ avec R’ sélectionné parmi le groupe consistant en C1-C18alkyle optionnellement substitué par un ou plusieurs groupement(s) –OH ou un hétérocycle à cinq ou six chainons comprenant au moins un atome d’azote dans sa chaine cyclique.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that the acrylic polymer B comprises monomeric units M0 derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 1 ) n -CO 2 - Li + ) in which the substituents R 1 , R 2 and R 3 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl, monomeric units M1 derived from a monomer of formula R 1 R 2 C=C(R 3 )((X 2 ) n -CO 2 H) in which the substituents R 1 , R 2 and R 3 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl; X 1 and X 2 being independently of each other a C 1 -C 10 alkyl hydrocarbon group optionally carrying one or more hydroxyl group(s); n is 0 or 1; and optionally monomeric units M2 derived from a monomer of formula R 4 R 5 C=C(R 6 )C(O)R 7 in which the substituents R 4 , R 5 and R 6 are independently of each other selected from the group consisting of H, CO 2 H and C 1 -C 5 alkyl optionally substituted by a CO 2 H or CO 2 R' group with R' being C 1 -C 5 alkyl; and R 7 is selected from the group consisting of –NHC(CH 3 ) 2 CH 2 C(O)CH 3 or –OR' with R' selected from the group consisting of C 1 -C 18 alkyl optionally substituted with one or more –OH groups or a five or six membered heterocycle comprising at least one nitrogen atom in its ring chain. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit polymère acryliqueBen solution dans l’eau a un pH compris entre 2,0 et 10,0 mesuré à température ambiante.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that said acrylic polymer B in solution in water has a pH of between 2.0 and 10.0 measured at room temperature. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le taux massique de polymère acryliqueBpar rapport au polymère fluoréAest de 1 à 70%.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that the mass content of acrylic polymer B relative to the fluorinated polymer A is from 1 to 70%. Liant selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit polymère acryliqueBcomprend également un cation divalent.Binder according to any one of the preceding claims, characterized in that said acrylic polymer B also comprises a divalent cation. Électrode comprenant ledit liant selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, un agent conducteur et un matériau actif.Electrode comprising said binder according to any one of claims 1 to 12, a conductive agent and an active material. Électrode selon la revendication précédente possédant la composition massique suivante :
a. 50 % à 99 % de matériau actif,
b. 25 % à 0,5 % d’agent conducteur,
c. 25 % à 0,05 % de liant selon l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 12, préférablement 25 % à 0,5 %,
d. 0 % à 5 % d’au moins un additif choisi dans le groupe constitué par un plastifiant, un liquide ionique, un agent dispersant pour additif conducteur, et un agent auxiliaire d’écoulement ;
la somme de tous ces pourcentages étant de 100 %.
Electrode according to the preceding claim having the following mass composition:
a. 50% to 99% active material,
b. 25% to 0.5% conductive agent,
c. 25% to 0.05% of binder according to any one of the preceding claims 1 to 12, preferably 25% to 0.5%,
d. 0% to 5% of at least one additive selected from the group consisting of a plasticizer, an ionic liquid, a dispersing agent for conductive additive, and a flow aid;
the sum of all these percentages being 100%.
Électrode selon l’une quelconque des revendications 13 et 14, ledit agent conducteur étant composé d’un ou plusieurs matériaux parmi des noirs de carbone, tels que le noir d’acétylène, le noir de Ketjen ; des fibres de carbone, telles qu’un nanotube de carbone, une nanofibre de carbone, une fibre de carbone par croissance en phase vapeur ; des poudres métalliques telles qu’une poudre SUS, et une poudre d’aluminium.An electrode according to any one of claims 13 and 14, said conductive agent being composed of one or more of carbon blacks, such as acetylene black, Ketjen black; carbon fibers, such as carbon nanotube, carbon nanofiber, vapor-grown carbon fiber; metal powders such as SUS powder, and aluminum powder. Électrode selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, dans laquelle, pour une électrode positive, ledit matériau actif est choisi dans le groupe constitué par : LiCoO2, Li(Ni, Co, AI)O2, Li(1+ x), NiaMnbCoc (x représente un nombre réel de 0 ou plus, a = 0,8, 0,6, 0,5, ou 1/3, b = 0,1, 0,2, 0,3, ou 1/3, c = 0,1, 0,2, ou 1/3), LiNiO2, LiMn2O4, LiCoMnO4, Li3NiMn3O3, Li3Fe2(PO4)3, Li3V2(PO4)3, un spinelle Li Mn substitué par un élément différent possédant une composition représentée par Li1+xMn2-x-yMyO4, M représentant au moins un métal choisi parmi Al, Mg, Co, Fe, Ni, et Zn, x et y représentant indépendamment un nombre réel compris entre 0 et 2, titanate de lithium LixTiOy – x et y représentant indépendamment un nombre réel compris entre 0 et 2, et un phosphate de métal et de lithium possédant une composition représentée par LiMPO4, M représentant Fe, Mn, Co, ou Ni.An electrode according to any one of claims 13 to 15, wherein, for a positive electrode, said active material is selected from the group consisting of: LiCoO2, Li(Ni, Co, AI)O2, Li(1+ x), NiaMnbCoc (x represents a real number of 0 or more, a = 0.8, 0.6, 0.5, or 1/3, b = 0.1, 0.2, 0.3, or 1/3, c = 0.1, 0.2, or 1/3), LiNiO2, LiMn2O4, LiCoMnO4, Li3NiMn3O3, Li3Fe2(PO4)3, Li3V2(PO4)3, a Li Mn spinel substituted by a different element having a composition represented by Li1+xMn2-x-yMyO4, M representing at least one metal selected from Al, Mg, Co, Fe, Ni, and Zn, x and y independently representing a real number between 0 and 2, lithium titanate LixTiOy – x and y independently representing a real number between 0 and 2, and a lithium metal phosphate having a composition represented by LiMPO4, M representing Fe, Mn, Co, or Ni. Électrode selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, dans laquelle, pour une électrode négative, ledit matériau actif est choisi dans le groupe constitué par un alliage de lithium, du lithium métal, un oxyde métallique, un matériau de carbone tel que le graphite ou du carbone dur, le silicium, un alliage de silicium et Li4TiO12.An electrode according to any one of claims 13 to 15, wherein, for a negative electrode, said active material is selected from the group consisting of a lithium alloy, lithium metal, a metal oxide, a carbon material such as graphite or hard carbon, silicon, a silicon alloy and Li4TiO12. Procédé pour la préparation d’une électrode revêtue à sec comprenant :
- le mélange sous forme de poudre dudit liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, d’un matériau actif et optionnellement d’un agent conducteur ;
- le dépôt du mélange obtenu à l’étape précédente sur un collecteur de courant pour obtenir une électrode ;
- consolidation de ladite électrode par une étape de traitement thermomécanique réalisée à une température T1 comprise entre Tf – 50°C < T1 < Tg + 50°C lorsque Tg > Tf ou à une température T1 comprise entre Tg – 50°C < T1 < Tf + 50°C lorsque Tf > Tg avec Tf étant la température de fusion du polymère fluoréAet Tg étant la température de transition vitreuse du polymère acryliqueB.
A process for the preparation of a dry coated electrode comprising:
- the mixture in powder form of said binder according to any one of claims 1 to 12, of an active material and optionally of a conductive agent;
- depositing the mixture obtained in the previous step on a current collector to obtain an electrode;
- consolidation of said electrode by a thermomechanical treatment step carried out at a temperature T1 between Tf – 50°C < T1 < Tg + 50°C when Tg > Tf or at a temperature T1 between Tg – 50°C < T1 < Tf + 50°C when Tf > Tg with Tf being the melting temperature of the fluorinated polymer A and Tg being the glass transition temperature of the acrylic polymer B.
Procédé pour la préparation d’une électrode par voie solvantée comprenant les étapes de :
- mélange en présence d’un solvant dudit liant selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, d’un matériau actif et optionnellement d’un agent conducteur ;
- dépôt du mélange obtenu à l’étape précédente sur un collecteur de courant pour obtenir une électrode ;
- séchage de ladite électrode.
Process for the preparation of an electrode by solvent-based means comprising the steps of:
- mixing in the presence of a solvent of said binder according to any one of claims 1 to 12, of an active material and optionally of a conductive agent;
- depositing the mixture obtained in the previous step on a current collector to obtain an electrode;
- drying of said electrode.
Batterie Li-ion comprenant une électrode positive, une électrode négative et un séparateur, au moins une électrode étant une électrode selon l’une quelconque des revendications 13 à 17.A Li-ion battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a separator, at least one electrode being an electrode according to any one of claims 13 to 17.
FR2301938A 2023-03-02 2023-03-02 Electrode binder, electrode formulation for Li-ion battery and electrode manufacturing method Pending FR3146374A1 (en)

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