WO2004082047A2 - Procede d'elaboration d'un materiau composite d'electrode. - Google Patents

Procede d'elaboration d'un materiau composite d'electrode. Download PDF

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WO2004082047A2
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Delphine Guy
Bernard Lestriez
Joël GAUBICHER
Marc Deschamps
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the preparation of a material for a composite electrode usable in particular in an electrochemical battery or in a supercapacitor, as well as the material obtained.
  • Composite electrodes consist of a material comprising the active material and a polymer having a mass oxygen composition of more than 15% as a binder.
  • POE in particular has been used for batteries of the lithium metal / dry polymer type.
  • batteries of the lithium ion, or lithium metal / gelled polymer type, which contains a liquid electrolyte polymers other than POE are used because of the known solubility of POE in liquid electrolytes which is detrimental for maintaining cohesion mechanics of the electrode and electrode / current collector assemblies during impregnation with the liquid electrolyte.
  • the electrolyte can be a solution of a lithium salt in a mixture of non-volatile solvents, for example EC + DEE (ethylene carbonate + diethoxyethane) or EC + DMC (dimethyl carbonate).
  • EC + DEE ethylene carbonate + diethoxyethane
  • EC + DMC dimethyl carbonate
  • the non-volatile solvent of the electrolyte acts as a plasticizer for the PVDF.
  • NM. Choi, et al, [J. Power Sources 112 (2002) 61-66] describe the preparation of a composite electrode in which the binder comprises a P MA polymer and a PVdF or PVdF-HFP polymer.
  • Cathodes containing various PMMA / PVdF or PMMA / PVdF-HFP mixtures as binder are immersed, after their preparation, in an EC / PC LiPF 6 solution. before being mounted in an electrochemical cell.
  • the binder of the composite electrode material is then constituted by the mixture of polymers and a liquid plasticizer.
  • the process for preparing the material constituting a composite electrode is decisive for the properties of said material, and consequently for the performance of the electrode when it is used in an electrochemical device, for example in a battery, including a lithium battery.
  • the present invention relates to a process for the preparation of a material for a composite electrode, the material obtained, as well as its use for an electrode of a battery or of a supercapacitor.
  • the method according to the invention for preparing a composite material comprises electrode: a l st step of preparing a viscous solution containing at least one PI polymer which has a mass composition heteroatom 0, N, P or S greater than or equal to 15%, at least one polymer P2 which has a mass composition of O, N, P or S heteroatom less than or equal to 5%, a material conferring an electronic conductivity Cl, an active material of electrode Ml, and at least one non-volatile solvent IF a 2nd step of forming a film from the resulting viscous solution.
  • the method may further include a step of adding a salt.
  • the salt can be introduced into the material either by adding said salt (alone or in solution in a volatile solvent) during the preparation of the viscous solution, or by impregnating the film obtained from the viscous solution with a solution of said salt in a volatile solvent.
  • the salt is chosen according to the intended use for the composite material. For example, if the composite material is intended to form an electrode for a lithium battery, the salt is chosen from lithium salts. When the material is intended to form an electrode for a supercapacitor, the salt is preferably chosen from the salts of heavy cations.
  • the method may also include a step of densifying the film by applying hot pressure. The pressure is preferably between 10 and 1000 bars, and the temperature 50 ° C and 140 ° C. This step can be done using a calendar machine.
  • the polymers PI and P2 are introduced in the pure state or in the form of a solution in a volatile solvent; Cl is introduced in the pure state or in the form of a suspension or a solution (depending on its nature) in a volatile solvent.
  • the polymer PI has a strong interactivity with the non-volatile solvent SI, the material conferring an electronic conductivity Cl and the active material of electrode Ml. It can be chosen from polyethers, polyesters, polyacrylic polymers, polycarbonates, polyimines, polyamides, polyacrylamides, polyurethanes, polyepoxides, polyphosphazenes and polysulfones. PI polymers in which the heteroatom is O or N are particularly preferred.
  • polyethers such as homopolymers and copolymers of ethylene oxide, methylene oxide, propylene oxide, epichlorohydrin or allylglycidyl ether
  • polyesters such as homopolymers and copolymers of ethylene terephthalate, butylene terephthalate or vinyl acetate
  • polyacrylic polymers such as homopolymers and copolymers of acrylamide, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, stearyl acrylate, ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, methyl methacrylate or acrylic acid
  • homopolymers and acrylonitrile copolymers homopolymers and copolymers of vinyl acetate and vinyl alcohol
  • polycarbonates such as homopolymers and copolymers of bisphenol A carbonate, poly (ethyleneimine).
  • polysulfones such as homopolymers and copolymers of vinyl pyrrolidone or of vinyl sulfone.
  • copolymer is meant in the present text, a polymer compound obtained from at least two different monomers.
  • the poly (ethylene oxide) POE and the poly (methyl methycrylate) PMMA are particularly interesting.
  • Polymer P2 has a low interactivity with Ml and Cl.
  • Mention may also be made of polyolefins and elastomers such as homopolymers and copolymers of ethylene, propylene, styrene, butadiene or chloroprene.
  • the non-volatile liquid organic solvent Si can consist of one or more compounds chosen from: - polar aprotic compounds such as linear or cyclic carbonates, linear or cyclic ethers, linear or cyclic esters, linear or cyclic sulfones, sulfonamides and nitriles, phthalates such as dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, and dimethyl phthalate, polyethylene glycols and poly (ethylene glycol) dimethyl ethers.
  • - polar aprotic compounds such as linear or cyclic carbonates, linear or cyclic ethers, linear or cyclic esters, linear or cyclic sulfones, sulfonamides and nitriles
  • phthalates such as dioctyl phthalate, dibutyl phthalate, and dimethyl phthalate
  • polyethylene glycols and poly (ethylene glycol) dimethyl ethers such as dioctyl phthalate
  • the solvent SI preferably consists of one or more carbonates chosen from ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl and ethyl carbonate.
  • Compound C1 can consist of graphite, carbon fibers, carbon nanowires, carbon nanotubes, or electronic conductive polymers. Carbon black, which does not catalyze the oxidation of the high potential electrolyte, is particularly preferred. Many commercial carbon blacks meet this condition. These include in particular compounds Ensagri Super S ® or Super P® sold by Chemetals.
  • the active material M1 can be chosen in particular from Li ⁇ + x V 3 0 8 , 0 ⁇ x ⁇ 4, Li x V 2 0 5 , nH 2 0, (0 ⁇ x ⁇ 3, 0 ⁇ n ⁇ 2), LiFeP0 4 , phosphates and sulphates of iron hydrated or not, phosphates and sulphates of vanadyle hydrated or not [by example V0S0 4 and Li x VOP0 4 , nH 2 0 (0 ⁇ n ⁇ 3, 0 ⁇ x ⁇ 2)], LiMn 2 0 4 , LiNi0 2 , the compounds derived from LiMn 2 0 4 obtained by substitution preferably by Al , Ni and Co, LiMn0 2 , the compounds derived from LiMn0 2 obtained by substitution preferably by Al, Ni and Co, LiCo0 2 , the compounds derived from LiCo0 obtained by substitution preferably by Al, Ti
  • the preparation of the viscous solution can be carried out in a single phase or in two successive phases.
  • a first embodiment consists in preparing a viscous solution containing all the constituents except SI, in forming a film from this solution, in drying the film to obtain a powder, then in forming a new viscous solution by adding Si to this powder, this new solution being used for the 2nd step.
  • a second embodiment consists in preparing a viscous solution containing all the constituents except P2, in forming a film from this solution, in drying the film to obtain a powder, in forming a new viscous solution by adding a solution to this powder. of P2 in a volatile solvent. this new solution being used for the preparation of the final film.
  • the introduction of at least one of the constituents in the form of a solution in a volatile solvent is advantageous, because it improves the contact between the various constituents of the viscous solution, and that it promotes precipitation. of P2 in crystallized form. Said volatile solvent is then removed during the drying of the film of which it does not constitute a component.
  • the film can be obtained from the viscous solution by any conventional means, for example by extrusion, or by spreading on a substrate followed by drying. In the latter case, it is advantageous to use as a substrate a metal sheet capable of serving as a collector for the electrode, for example a sheet or a grid of aluminum or stainless steel, a sheet or a grid of copper or nickel treated with an anti-corrosion coating.
  • the film on substrate thus obtained can be used directly as an electrode.
  • the composite material according to the invention consists of the active material of electrode Ml, the material conferring an electronic conductivity Cl, and an organic binder which comprises a polymer PI having a mass composition of heteroatom O, N, P or S greater than or equal to 15%, a polymer P2 having a mass composition of heteroatom O, N, P or S less than or equal to 5%, and a non-volatile liquid organic solvent SI.
  • the polymer PI and the material C1 conferring an electronic conductivity form a dense, homogeneous and continuous phase around the grains of active material;
  • the polymer P2 is in the form of a dispersed phase which contains little or no material Cl (generally less than 5% by mass) and whose morphology which is of the sphere, cylinder, needles or ribbons type creates a porosity Le material may also contain salt.
  • the polymers PI and P2, the material Cl, the non-volatile solvent SI, the active electrode material Ml and the salt are as defined above.
  • the presence of the non-volatile organic liquid solvent SI in the material can be detected on the one hand by Thermogravimetric Analysis, and on the other hand by the IR spectrum in which the specific lines of the solvent are visible.
  • the submicron and micron structure of the binder can be seen on a sample by scanning electron microscopy (SEM) and by atomic force microscopy (AFM).
  • SEM scanning electron microscopy
  • AFM atomic force microscopy
  • the material according to the invention is useful for the development of electrodes for electrochemical devices, in particular in lithium batteries or in supercapacitors.
  • Another object of the invention is constituted by a composite electrode constituted by the material according to the invention.
  • a lithium battery comprises a negative electrode consisting of metallic lithium, a lithium alloy or a lithium insertion compound and a positive electrode, the two electrodes being separated by the electrolyte containing a lithium salt.
  • the positive electrode can be a composite electrode according to the invention containing an active material of positive electrode as defined above.
  • the negative electrode is constituted by a lithium insertion compound, it can also be constituted by a material according to the invention in which the active material is an active material with a negative electrode as defined above.
  • the salt of the composite material is a lithium salt, preferably identical to the lithium salt of the electrolyte, for example LiPF 6 , LiAsF 6 , LiC10 4 , LiBF 4 , LiC 4 B0 8 , Li (C 2 F 5 S0 2 ) 2 N, Li [(C 2 F 5 ) 3 PF 3 ], LiCF 3 S0 3 , LiCH 3 S0 3 , and LiN (S0 2 CF 3 ) 2 . LiN (S0 2 CF 3 ) 2 is particularly preferred.
  • a supercapacitor consists of two electrodes with a large specific surface separated by an electrolyte. Positive and negative composite electrodes such as defined above can be used in a supercapacitor.
  • the salt of the composite material is preferably chosen from the salts of a heavy cation.
  • Electrodes according to the prior art have also been prepared and their performance tested with respect to the electrodes of the invention.
  • a positive electrode consisting of a composite material was prepared, the composition of which by weight is as follows:
  • a homogeneous suspension of carbon was prepared and LiV 3 0 8 1 acrylonitrile and an EC solution, PC, PEO and PVdF-HFP in one acrylonitrile.
  • the solution was then added to the suspension and the mixture was kept at room temperature for 24 h to obtain a viscous solution.
  • the viscous solution was spread on an aluminum sheet which was left in the air to allow the evaporation of acrylonitrile, then placed in an oven at 50 ° C. under vacuum for 12 hours.
  • the assembly thus obtained can constitute the positive electrode [hereinafter referred to as electrode (a)] of a battery.
  • FIGS. 1 and 2 represent photographs using a scanning electron microscope (SEM) of the composite material obtained, with a magnification of 300 and 30000 respectively. It appears that the method according to the invention makes it possible to obtain a material in which the polymer PI
  • POE polymer P2
  • PVdF-HFP polymer P2
  • the electrode (a) was mounted in a battery having a lithium anode and a liquid electrolyte constituted by a solution of LiTFSI in an EC-PC mixture.
  • the cycling performances were measured and compared to those of a similar battery in which the positive electrode is an electrode (b) whose initial composition is 54% LiV 3 0 8 , 14% C, 16% PVdF-HFP and 16% POE, the EC / PC mixture being introduced a posteriori by impregnation of the electrode with the electrolyte during cycling according to a technique analogous to that of the abovementioned prior art Choi.
  • the cycling was carried out between 3.3 V and 2 V, at reduction and oxidation regimes of (D / 5-C / 10).
  • the infrared spectra (ATR-IR) as a function of the wave number n (in cm ⁇ 1 ) are represented in FIG. 3 for the composite material according to the invention constituting the electrode
  • the initial composition is that of the electrode (b). It appears that the material obtained according to the invention has an ATR-IR signature different from that of the material obtained according to the prior art. This difference is the presence of peaks of absorption of the non-volatile solvent (here EC-PC at 1775 and 1800 cm "1 ).
  • FIG. 5 represents the evolution of the capacity Q (in mAh / g) as a function of the number of cycles N.
  • the correspondence between the two curves and the samples is as follows: Curve -M— M-: sample a according to invention Curve - • - • -: comparative sample b
  • Example 2 In the same way as in Example 1, three positive electrodes were prepared consisting of a material whose composition (in parts by weight) is as follows:
  • the viscous solution was spread on an aluminum sheet which was left in the air to allow 1 evaporation of the volatile solvent, then placed in an oven at 50 ° C under vacuum for 12 hours.
  • Each of the electrodes thus obtained was mounted in a battery having a lithium anode and a liquid electrolyte constituted by a solution of LiTFSI in an EC-PC mixture. Cycling performance has been measured.
  • a homogeneous suspension of carbon was prepared and LiV 3 0 8 1 acrylonitrile, and a solution of PMMA and PVdF-HFP in a mixture of acrylonitrile and THF. The solution was then added to the suspension and the mixture was kept at room temperature for 24 h to obtain a viscous solution. The viscous solution was spread on an aluminum sheet which was left in the air to allow the volatile solvent to evaporate, then placed in the oven at 50 ° C. under vacuum for 12 hours. The assembly thus obtained has a positive electrode which has been mounted in a battery similar to that which was used for the electrodes according to the invention, and the cycling performance has been measured under conditions analogous to those which have been used. for the three electrodes of the present example in accordance with the invention.
  • FIG. 6 represents the evolution of the capacity Q (in mAh / g) as a function of the number of cycles N.
  • the cycling was carried out between 3.3 V and 2 V, at regimes of reduction and oxidation of ( D / 5-C / 10).
  • the correspondence between the curves and the samples is as follows:
  • Sample a corresponds to a composite electrode consisting of a material containing only the active electrode material, carbon, polymer P2 and polymer PI (PMMA).
  • Sample b corresponds to a composite electrode consisting of a material containing 70% by weight of a composition identical to that of sample a and 30% by weight of a plasticizing solvent EC / PC.
  • the comparison of the respective cycling curves shows a substantial improvement in the capacity when the composite electrode material contains the plasticizing non-volatile solvent from the start.
  • Samples c and d correspond to electrodes made of a material similar to that of sample b, in which either the polymer PI has been replaced by POE (sample c), or the proportion of polymer Pi has been modified. It appears that the change in polymer Pi or the change in proportions of polymer PI does not modify the good level of performance obtained by the presence of the plasticizing solvent in the composite material from the start.
  • a positive electrode consisting of a material whose composition (in parts by weight) is as follows:
  • a homogeneous suspension of carbon and LiV 3 0 8 in acrylonitrile was prepared, and a solution of EC, PC, LiTFSI, POE and PVdF-HFP in acrylonitrile.
  • the solution was then added to the suspension and the mixture was kept at room temperature for 24 h to obtain a viscous solution.
  • the viscous solution was spread on an aluminum sheet which was left in the air to allow the volatile solvent to evaporate, then placed in the oven at 50 ° C. under vacuum for 1 hour.
  • the electrode thus obtained was mounted in a battery having a lithium anode and a liquid electrolyte constituted by a solution of LiTFSI in an EC-PC mixture. Cycling performance was measured.
  • FIG. 7 represents the evolution of the capacity Q (in mAh / g) as a function of the number of cycles N.
  • the cycling was carried out between 3.7V and 2V at reduction and oxidation regimes of (D / 5 -C / 10).
  • Example 4 In the same way as in Example 1, two positive electrodes were prepared consisting of a material whose composition (in parts by weight) is as follows:
  • a homogeneous suspension of carbon and VOS0 4 was prepared in acrylonitrile, and a solution of EC, PC, POE and PVdF-HFP in acrylonitrile (for sample 3b according to the invention) or a solution of PVdF -HFP in acrylonitrile (for comparative sample 3a). The solution was then added to the suspension and the mixture was kept at room temperature for 24 h to obtain a viscous solution.
  • the viscous solution was spread on an aluminum sheet which was left in the air to allow 1 evaporation of the volatile solvent, then placed in an oven at 50 ° C under vacuum for 12 hours.
  • Each of the electrodes thus obtained was mounted in a battery having a lithium anode and a liquid electrolyte constituted by a solution of LiTFSI in an EC-PC mixture. Cycling performance has been measured.
  • Figure 8 represents the evolution of the capacity Q (in mAh / g) (curves noted -O — O-) and the evolution of energy E (in h / kg) (curves noted - • - • -) as a function of the number of cycles N.
  • the cycling was carried out between 3.5 V and 2.0 V at reduction and oxidation regimes of (D / 5- C / 10) for the first six cycles, then of (D / 10-C / 10) for the following ones.
  • Example 5 In the same way as in Example 1, two positive electrodes were prepared consisting of a composite material whose composition (in parts by weight) is as follows:
  • a homogeneous suspension of carbon and LiFePO in the acrylonitrile was prepared, and a solution of EC, PC, POE and PVdF-HFP in the acrylonitrile (for sample 4b according to the invention) or a solution of PVdF- HFP in acrylonitrile (for comparative sample 4a). The solution was then added to the suspension and maintained mixing at room temperature for 24 h, to obtain a viscous solution.
  • the viscous solution was spread on an aluminum sheet which was left in the air to allow the volatile solvent to evaporate, then placed in the oven.
  • Each of the electrodes thus obtained was mounted in a battery having a lithium anode and a liquid electrolyte constituted by a solution of LiTFSI in an EC-PC mixture. Cycling performance has been measured.
  • Figure 9 represents the evolution of the capacity Q (in mAh / g) (curves noted -o — o-) and the evolution of the energy E

Abstract

L'invention concerne un procédé pour l'élaboration d'un matériau pour une électrode composite. Le procédé est destiné à la préparation d'un matériau composite constitué par une matière active d'électrode M1, un matériau conférant une conductivité électronique C1, un liant organique et un sel, ledit liant comprenant un polymère P1 ayant une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S supérieure ou égale à 15%, un polymère P2 ayant une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S inférieure ou égale à 5%, et un solvant organique liquide non volatil S1. Il comprend une étape consistant à préparer une solution visqueuse contenant au moins un polymère P1, au moins un polymère P2, un matériau C1, une matière active d'électrode M1, et au moins un solvant non volatil S1, et une étape consistant à former un film à partir de la solution visqueuse obtenue.

Description

Procédé d'élaboration d'un matériau composite d'électrode
La présente invention concerne un procédé pour l'élaboration d'un matériau pour une électrode composite utilisable notamment dans une batterie électrochimique ou dans un supercondensateur, ainsi que le matériau obtenu.
On connaît les électrodes composites constituées par un matériau comprenant la matière active et un polymère ayant une composition massique en oxygène supérieure à 15% comme liant . Le POE en particulier a été utilisé pour les batteries du type lithium métal/polymère sec. Dans les batteries du type lithium ion, ou lithium métal/polymère gélifié, qui contient un électrolyte liquide, des polymères autres que le POE sont utilisés en raison de la solubilité connue de POE dans les électrolytes liquides qui est néfaste pour le maintien de la cohésion mécanique des ensembles électrode et électrode / collecteur de courant lors de l'imprégnation par l' électrolyte liquide.
On connaît en outre, par D. Guyomard, et al, [Solid State Ionics 69 (1994) 222-237] , la préparation d'une ëlec- trode composite par un procédé consistant à introduire la matière active d'électrode et du noir de carbone dans une solution de PVDF dans la cyclopentanone, à épandre la pâte obtenue sur un feuille métallique pouvant servir de collecteur, à évaporer le solvant cyclopentanone. Au contact d'un électrolyte liquide dans une batterie, l'électrode composite est imprégnée par l' électrolyte, ce qui lui confère une conductivité ionique. L' électrolyte peut être une solution d'un sel de lithium dans un mélange de solvants non volatils, par exemple EC+DEE (carbonate d'éthylène + diéthoxyéthane) ou EC+DMC (carbonate de diméthyle) . Le solvant non volatil de 1' électrolyte agit comme plastifiant pour le PVDF.
Par ailleurs, N-M. Choi, et al, [J. Power Sources 112 (2002) 61-66] décrivent la préparation d'une électrode composite dans laquelle le liant comprend un polymère P MA et un polymère PVdF ou PVdF-HFP. Des cathodes contenant comme liant divers mélanges PMMA/PVdF ou PMMA/PVdF-HFP sont immergées, après leur préparation, dans une solution EC/PC LiPF6 avant d'être montées dans une cellule électrochimique. Le liant du matériau d'électrode composite est alors constitué par le mélange de polymères et un plastifiant liquide.
Les inventeurs ont maintenant trouvé que le procédé de préparation du matériau constituant une électrode composite était déterminant pour les propriétés dudit matériau, et par conséquent pour les performances de l'électrode lorsqu'elle était utilisée dans un dispositif électrochimique, par exemple dans une batterie, notamment une batterie au lithium. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un procédé pour la préparation d'un matériau pour une électrode composite, le matériau obtenu, ainsi que son utilisation pour une électrode d'une batterie ou d'un supercondensateur. Le procédé selon l'invention pour la préparation d'un matériau composite d'électrode comprend : une lere étape de préparation d'une solution visqueuse contenant au moins un polymère PI qui a une composition massique en hétéroatome 0, N, P ou S supérieure ou égale à 15%, au moins un polymère P2 qui a une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S inférieure ou égale à 5%, un matériau conférant une conductivité électronique Cl, une matière active d'électrode Ml, et au moins un solvant non volatil SI, une 2ème étape d'élaboration d'un film à partir de la solution visqueuse obtenue.
Le procédé peut comprendre en outre une étape consistant à ajouter un sel. Le sel peut être introduit dans le matériau soit en ajoutant ledit sel (seul ou en solution dans un solvant volatil) lors de la préparation de la solution visqueuse, soit en imprégnant le film obtenu à partir de la solution visqueuse par une solution dudit sel dans un solvant volatil. Le sel est choisi en fonction de l'utilisation prévue pour le matériau composite. Par exemple, si le matériau composite est destiné à former une électrode pour une batterie au lithium, le sel est choisi parmi les sels de lithium. Lorsque le matériau est destiné à former une électrode pour une supercapacité, le sel est choisi de préférence parmi les sels de cations lourds. Le procédé peut également comprendre une étape de densification du film par application d'une pression à chaud. La pression est comprise de préférence entre 10 et 1000 bars, et la température 50°C et 140°C. Cette étape peut être effectuée à l'aide d'une calendreuse.
Lors de la préparation de la solution visqueuse, les polymères PI et P2 sont introduits à l'état pur ou sous forme d'une solution dans un solvant volatil ; Cl est introduit à l'état pur ou sous forme d'une suspension ou d'une solution (suivant sa nature) dans un solvant volatil.
Le polymère PI a une forte interactivité avec le solvant non volatil SI, le matériau conférant une conductivité électronique Cl et la matière active d'électrode Ml. Il peut être choisi parmi les polyéthers, les polyesters, les polymères polyacryliques, les polycarbonates, les polyimi- nes, les polyamides, les polyacrylamides, les polyuréthanes, les polyépoxydes, les polyphosphazènes et les polysulfones . Les polymères PI dans lesquels 1 ' hétéroatome est O ou N sont particulièrement préférés. A titre d'exemple, on peut citer les polyéthers tels que les homopolymères et les copolymères d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de méthylène, d'oxyde de propy- lène, d'épichlorhydrine ou d'allylglycidyléther, les polyesters tels que les homopolymères et les copolymères d'éthylène téréphtalate, de butylène téréphtalate ou d'acé- tate de vinyle, les polymères polyacryliques tels que les homopolymères et les copolymères d' acrylamide, d'acrylate de méthyle, d'acrylate d'éthyle, d'acrylate de propyle, d'acrylate de butyle, d'acrylate d'éthyle-hexyle, d'acrylate de stéaryle, d'éthylène glycol diacrylate, de triéthylène glycol diméthacrylate, de methacrylate de méthyle ou d'acide acrylique, les homopolymères et les copolymères d'acrylo- nitrile, les homopolymères et les copolymères d'acétate de vinyle et d'alcool de vinyle, les polycarbonates tels que les homopolymères et les copolymères de carbonate de bisphenol A, les poly (ethylèneimine) . On peut en outre citer les polysulfones telles que les homopolymères et copolymères de vinyle pyrrolidone ou de vinyle suifone. Par copolymère, on entend dans le présent texte, un composé polymère obtenu à partir d'au moins deux monomères différents. Les poly (oxyde d'éthylène) POE et les poly (méthycrylate de méthyle) PMMA sont particulièrement intéressants.
Le polymère P2 a une faible interactivité avec Ml et Cl. A titre d'exemple, on peut citer les homopolymères et les copolymères de chlorure de vinyle, de fluorure de viny- lidène, de chlorure de vinylidène, de tétrafluorure d'éthylène, de chlorotrifluoroéthylène, et les copolymères de fluorure de vinylidène et de hexafluoropropylène (PVdF-HFP) . On peut également citer les polyoléfines et les élastomères tels que les homopolymères et les copolymères d'éthylène, de propylène, de styrène, de butadiène ou de chloroprène.
Le solvant organique liquide non volatil Si peut être constitué par un ou plusieurs composés choisis parmi : - les composés polaires aprotiques tels que les carbonates linéaires ou cycliques, les éthers linéaires ou cycliques, les esters linéaires ou cycliques, les sulfones linéaires ou cycliques, les sulfamides et les nitriles, les phtalates tels que le phtalate de dioctyle, le phtalate de dibutyle, et le phtalate de diméthyle, les polyéthylène glycols et les poly (éthylène glycol) diméthyl éthers de faible masse.
Le solvant SI est constitué de préférence par un ou plusieurs carbonates choisis parmi le carbonate d'éthylène (EC) , le carbonate de propylène (PC) , le carbonate de diméthyle, le carbonate de diéthyle et le carbonate de méthyle et d'éthyle.
Le composé Cl peut être constitué par du graphite, des fibres de carbone, des nanofils de carbone, des nanotubes de carbone, ou des polymères conducteurs électroniques. Le noir de carbone, qui ne catalyse pas l'oxydation de 1 ' électrolyte à potentiel élevé, est particulièrement préféré. De nombreux noirs de carbone du commerce répondent à cette condition. On peut citer en particulier les composés Ensagri Super S® ou Super P® commercialisés par la société Chemetals.
Lorsque le matériau composite selon l'invention est destiné à former une électrode positive, la matière active Ml peut être choisie notamment parmi Liι+xV308, 0<x<4, LixV205,nH20, (0<x<3, 0<n<2) , LiFeP04, les phosphates et sulfates de fer hydratés ou non, les phosphates et les sulfates de vanadyle hydratés ou non [par exemple V0S04 et LixVOP04,nH20 (0<n<3, 0<x<2)], LiMn204, LiNi02, les composés dérivés de LiMn204 obtenus par substitution de préférence par Al, Ni et Co, LiMn02, les composés dérivés de LiMn02 obtenus par substitution de préférence par Al, Ni et Co, LiCo02, les composés dérivés de LiCo0 obtenus par substitution de préférence par Al, Ti, Mg, Ni et Mn [par exemple LiAlxNiyCo(ι-x_y)02, (x<0,5, y<l) ] .
Lorsque le matériau composite selon l'invention est destiné à former une électrode négative, la matière active Ml peut être choisie notamment parmi : les composés carbonés (graphites naturels ou synthétiques, carbones désordonnés, etc.), les alliages avec le lithium de type LixM (M=Sn, Sb, Si...) (obtenus à partir de SnO, de Sn02, de composés de Sn, Sn- Fe(-C), de composés du Si, de composés de Sb) , ou les composés LixCu5Sn5 (0<x<13), les borates de fer, les pnictures (par exemple Li3-x-.yCoyN, Li3-x_yFeyN, LixMnP4, LixFeP2, LixFeSb2, ...) , les oxydes simples à décomposition réversible (par exemple CoO, Co203, Fe203,...), et les oxydes à insertion tels que les titanates (par exemple Ti02, Li4Ti50ι2) , M0O3 ou 03. La préparation de la solution visqueuse peut être effectuée en une seule phase ou en deux phases successives. Lorsqu'elle est effectuée en deux phases successives, un premier mode de réalisation consiste à préparer une solution visqueuse contenant tous les constituants sauf SI, à former un film à partir de cette solution, à sécher le film pour obtenir une poudre, puis à former une nouvelle solution visqueuse en ajoutant Si à cette poudre, cette nouvelle solution étant utilisée pour la 2ème étape. Un second mode de réalisation consiste à préparer une solution visqueuse contenant tous les constituants sauf P2, à former un film à partir de cette solution, à sécher le film pour obtenir une poudre, à former une nouvelle solution visqueuse en ajoutant à cette poudre une solution de P2 dans un solvant volatil. cette nouvelle solution étant utilisée pour la préparation du film final.
L'introduction de l'un au moins des constituants sous forme d'une solution dans un solvant volatil est avantageu- se, du fait qu'elle améliore le contact entre les différents constituants de la solution visqueuse, et qu'elle favorise la précipitation de P2 sous forme cristallisée. Ledit solvant volatil est ensuite éliminé lors du séchage du film dont il ne constitue pas un composant. Le film peut être obtenu à partir de la solution visqueuse par tout moyen conventionnel, par exemple par extru- sion, ou par épandage sur un substrat suivi d'un séchage. Dans ce dernier cas, il est avantageux d'utiliser comme substrat une feuille métallique susceptible de servir de collecteur pour l'électrode, par exemple une feuille ou une grille d'aluminium ou d'acier inoxydable, une feuille ou une grille de cuivre ou de nickel traitée par un revêtement anti-corrosion. Le film sur substrat ainsi obtenu peut être utilisé directement comme électrode. Le matériau composite selon l'invention est constitué par la matière active d'électrode Ml, le matériau conférant une conductivité électronique Cl, et un liant organique qui comprend un polymère PI ayant une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S supérieure ou égale à 15%, un polymère P2 ayant une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S inférieure ou égale à 5%, et un solvant organique liquide non volatil SI. Il est caractérisé en ce que, à l'échelle submicronique et à l'échelle micronique : le polymère PI et le matériau Cl conférant une conductivité électronique forment une phase dense, homogène et continue autour des grains de matière active ; le polymère P2 est sous forme d'une phase dispersée qui ne contient pas ou très peu du matériau Cl (généralement moins de 5% en masse) et dont la morphologie qui est du type sphère, cylindre, aiguilles, ou rubans crée une porosité Le matériau peut contenir en outre un sel. Les polymères PI et P2, le matériau Cl, le solvant non volatil SI, la matière active d'électrode Ml et le sel sont tels que définis précédemment.
La présence du solvant liquide organique non volatil SI dans le matériau peut être détectée d'une part par Analyse Thermogravimétrique, et d'autre part par le spectre IR dans lequel les raies spécifiques du solvant sont visibles.
La structure submicronique et micronique du liant peut être constatée sur un échantillon par la microscopie électronique à balayage (MEB) et par la microscopie à force atomique (AFM) .
Le matériau selon l'invention est utile pour l'élaboration d'électrodes pour des dispositifs électrochimiques, notamment dans les batteries au lithium ou dans les supercondensateurs. Un autre objet de l'invention est constitué par une électrode composite constituée par le matériau selon l'invention.
Une batterie au lithium comprend un électrode négative constituée par du lithium métallique, un alliage de lithium ou un composé d'insertion du lithium et une électrode positive, les deux électrodes étant séparées par l' électrolyte contenant un sel de lithium. L'électrode positive peut être une électrode composite selon l'invention contenant une matière active d'électrode positive telle que définie ci- dessus. Lorsque l'électrode négative est constituée par un composé d'insertion du lithium, elle peut également être constituée par un matériau selon l'invention dans lequel la matière active est une matière active d'électrode négative telle que définie ci-dessus. Dans les électrodes composites négatives ou positives de la batterie au lithium, le sel du matériau composite est un sel de lithium, de préférence identique au sel de lithium de 1 ' électrolyte, par exemple LiPF6, LiAsF6, LiC104, LiBF4, LiC4B08, Li (C2F5S02) 2N, Li[(C2F5)3PF3], LiCF3S03, LiCH3S03, et LiN (S02CF3) 2. LiN(S02CF3)2 est particulièrement préféré.
Un supercondensateur est constitué par deux électrodes à grande surface spécifique séparées par un électrolyte. Les électrodes composites positives et négatives telles que définies ci-dessus peuvent être utilisées dans un supercondensateur. Le sel du matériau composite est choisi de préférence parmi les sels d'un cation lourd. A titre d'exemple, on peut citer les sels de R30+ (oxonium) , NR+ (ammonium) , RC(NHR2)2 + (amidinium) , C(NHR2)3 + (guanidinium) , C5R6N+ (pyri- dinium) , C3R5N2 + (imidazolium) , C3RN2 + (imidazolinium) , C2R4N3 + (triazolium) , SR3 + (sulfonium) , PR+ (phosphonium) , IR2 + (iodonium), (C6Rs)3C+ (carbonium) , dans lesquels les radicaux R peuvent être identiques ou différents, lesdits radicaux étant choisis de préférence parmi les radicaux alkyles, alkényles, oxaalkyles, oxaalkényles, azaalkyles, aza- alkényles, thiaalkyles, thia-alkényles, silaalkyles, sila- alkényles, aryles, arylalkyles, alkylaryles, alkénylaryles, dialkylamino et dialkylazo, lesdits radicaux ayant de préférence au plus 5 atomes de carbone. Il est particulièrement avantageux d'utiliser pour 1 'électrolyte un sel identique à celui qui fait partie du matériau de l'électrode.
La présente invention est illustrée par les exemples suivants, auxquels elle n'est cependant pas limitée. Des électrodes selon l'art antérieur ont également été préparées et leurs performances testées par rapport aux électrodes de 1 ' invention.
Exemple 1
On a préparé une électrode positive constituée par un matériau composite dont la composition en poids est la suivante :
13% de POE ayant une masse molaire de 300 000 g/mol,
* 13% d'un copolymère PVdF-HFP à 12% en masse de HFP,
* 20% d'un mélange EC-PC (50-50 en vol.), * 43% de LiV308
11% de carbone.
On a préparé une suspension homogène de carbone et de LiV308 dans 1 ' acrylonitrile, et une solution de EC, PC, POE et PVdF-HFP dans 1 ' acrylonitrile. On a ensuite ajouté la solution à la suspension et on a maintenu le mélange à température ambiante pendant 24 h, pour obtenir une solution visqueuse. La solution visqueuse a été étalée sur une feuille d'aluminium qui a été laissée à l'air pour permettre 1 ' évaporation de 1 ' acrylonitrile, puis placée à 1 ' étuve à 50 °C sous vide pendant 12 heures. L'ensemble ainsi obtenu peut constituer l'électrode positive [désignée ci-après par électrode (a)] d'une batterie.
Les figures 1 et 2 représentent des photographies au microscope électronique à balayage (MEB) du matériau composite obtenu, respectivement avec un grossissement de 300 et de 30000. Il apparaît que le procédé selon l'invention permet d'obtenir un matériau dans lequel le polymère PI
(POE) est imprégné de manière homogène par le solvant non volatil qui sert de plastifiant. Les grains de matière active sont enrobés de manière homogène par le mélange de POE et de noir de carbone plastifié par le solvant liquide plastifiant EC+PC, ce qui augmente la conductivité ionique et la conductivité électronique de l'électrode composite. La présence du polymère P2 (PVdF-HFP), qui n'a aucune interaction avec la surface du matériau actif et le noir de carbone, crée une porosité dans le matériau de l'électrode, ce qui favorise l'absorption d'un électrolyte liquide et par conséquent la conductivité ionique.
L'électrode (a) a été montée dans une batterie ayant une anode de lithium et un électrolyte liquide constitué par une solution de LiTFSI dans un mélange EC-PC. Les performances en cyclage ont été mesurées et comparées à celles d'une batterie similaire dans laquelle l'électrode positive est une électrode (b) dont la composition initiale est 54%LiV308, 14%C, 16%PVdF-HFP et 16% POE, le mélange EC/PC étant introduit a posteriori par imprégnation de l'électrode par l' électrolyte au cours du cyclage selon une technique analogue à celle de l'art antérieur Choi précité. Le cyclage a été effectué entre 3,3 V et 2 V, à des régimes de réduction et d'oxydation de (D/5-C/10) . Les spectres infra-rouge (ATR-IR) en fonction du nombre d'onde n (en cm-1) sont repréentés sur la figure 3 pour le matériau composite selon l'invention constituant l'électrode
(a) et sur la figure 4 pour matériau composite dont la composition initiale est celle de l'électrode (b) . Il apparaît que le matériau obtenu selon l'invention présente une signature ATR-IR différente de celle du matériau obtenu selon l'art antérieur. Cette différence est la présence des pics d'absortion du solvant non-volatil (ici EC-PC à 1775 et 1800 cm"1) .
La figure 5 représente l'évolution de la capacité Q (en mAh/g) en fonction du nombre de cycles N. La correspondance entre les deux courbes et les échantillons est la suivante : Courbe -M— M- : échantillon a selon l'invention Courbe -•—•- : échantillon b comparatif
La comparaison des courbes de cyclage montre une amélioration substantielle de la capacité lorsque le solvant EC/PC est introduit lors de la fabrication du matériau composite constituant l'électrode.
Exemple 2 De la même manière que dans l'exemple 1, on a préparé trois électrodes positives constituées par un matériau dont la composition (en parties en poids) est la suivante :
Figure imgf000011_0001
On a préparé une suspension homogène de carbone et de LiV308 dans 1 ' acrylonitrile, une solution de EC, PC, POE et PVdF-HFP dans 1 ' acrylonitrile (pour l'échantillon d) et une solution de EC, PC, PMMA et PVdF-HFP dans un mélange d' acrylonitrile et de THF (pour les échantillons c et d) . Pour chaque essai, on a ensuite ajouté la solution à la suspension et on a maintenu le mélange à température ambiante pendant 24 h, pour obtenir une solution visqueuse.
La solution visqueuse a été étalée sur une feuille d'aluminium qui a été laissée à l'air pour permettre 1 ' évaporation du solvant volatil, puis placée à 1 ' étuve à 50 °C sous vide pendant 12 heures.
Chacune des électrodes ainsi obtenues a été montée dans une batterie ayant une anode de lithium et un électrolyte liquide constitué par une solution de LiTFSI dans un mélange EC-PC. Les performances en cyclage ont été mesurées.
A titre de comparaison, on a également préparé une électrode composite selon l'art antérieur Choi, et Al. précité, qui ne contient pas de solvant non volatil plastifiant et qui a la composition initiale (en parties en poids) suivante (échantillon a) :
Figure imgf000012_0001
On a préparé une suspension homogène de carbone et de LiV308 dans 1 ' acrylonitrile, et une solution de PMMA et PVdF-HFP dans un mélange d' acrylonitrile et de THF. On a ensuite ajouté la solution à la suspension et on a maintenu le mélange à température ambiante pendant 24 h, pour obtenir une solution visqueuse. La solution visqueuse a été étalée sur une feuille d'aluminium qui a été laissée à l'air pour permettre 1 ' évaporation du solvant volatil, puis placée à 1 ' étuve à 50°C sous vide pendant 12 heures. L'ensemble ainsi obtenu a forme une électrode positive qui a été montée dans une batterie analogue à celle qui a été utilisée pour les électrodes selon l'invention, et on a mesuré les performances en cyclage dans des conditions analogues à celles qui ont été utilisées pour les trois électrodes du présent exemple conformes à l'invention.
La figure 6 représentent l'évolution de la capacité Q (en mAh/g) en fonction du nombre de cycles N. Le cyclage a été effectué entre 3,3 V et 2 V, à des régimes de réduction et d'oxydation de (D/5-C/10) . La correspondance entre les courbes et les échantillons est la suivante :
Courbe -•—•- échantillon a selon l'art antérieur Courbe -B— M- échantillon b selon l'invention Courbe —*— - échantillon c selon l'invention Courbe -A— - : échantillon d selon l'invention. L'échantillon a correspond à une électrode composite constituée par un matériau contenant uniquement la matière active d'électrode, le carbone, le polymère P2 et le polymère PI (PMMA). L'échantillon b correspond à une électrode composite constituée par un matériau contenant 70% en poids d'une composition identique à celle de l'échantillon a et 30% en poids d'un solvant plastifiant EC/PC. Comme dans l'exemple 1, la comparaison des courbes de cyclage respectives montre une amélioration substantielle de la capacité lorsque le matériau composite d'électrode contient le solvant non volatil plastifiant dès l'origine.
Les échantillons c et d correspondent à des électrodes constituées par un matériau similaire à celui de l'échantillon b, dans lequel soit le polymère PI a été remplacé par POE (échantillon c) , soit la proportion de polymère Pi a été modifiée. Il apparaît que le changement de polymère Pi ou le changement de proportions de polymère PI ne modifie pas le bon niveau de performance obtenu par la présence du solvant plastifiant dans le matériau composite dès l'origine.
Exemple 3
De la même manière que dans 1 " exemple 1, on a préparé une électrode positive constituée par un matériau dont la composition (en parties en poids) est la suivante :
Figure imgf000013_0001
On a préparé une suspension homogène de carbone et de LiV308 dans l' acrylonitrile, et une solution de EC, PC, LiTFSI, POE et PVdF-HFP dans l' acrylonitrile. On a ensuite ajouté la solution à la suspension et on a maintenu le mélange à température ambiante pendant 24 h, pour obtenir une solution visqueuse. La solution visqueuse a été étalée sur une feuille d'aluminium qui a été laissée à l'air pour permettre 1' évaporation du solvant volatil, puis placée à l' étuve à 50 °C sous vide pendant 1 heure. L'électrode ainsi obtenue a été montée dans une batterie ayant une anode de lithium et un électrolyte liquide constitué par une solution de LiTFSI dans un mélange EC-PC. La performance en cyclage a été mesurée.
La figure 7 représente l'évolution de la capacité Q (en mAh/g) en fonction du nombre de cycles N. Le cyclage a été effectué entre 3,7V et 2V à des régimes de réduction et d'oxydation de (D/5-C/10) .
La présence de sel et de solvant plastifiant dans le matériau composite dès l'origine assure une capacité élevée de 250 mAh/g stable en cyclage.
Exemple 4 De la même manière que dans l'exemple 1, on a préparé deux électrodes positives constituées par un matériau dont la composition (en parties en poids) est la suivante :
Figure imgf000014_0001
On a préparé une suspension homogène de carbone et de VOS04 dans 1 ' acrylonitrile, et une solution de EC, PC, POE et PVdF-HFP dans 1 ' acrylonitrile (pour l'échantillon 3b selon l'invention) ou une solution de PVdF-HFP dans l' acrylonitrile (pour l'échantillon 3a comparatif). On a ensuite ajouté la solution à la suspension et on a maintenu le mélange à température ambiante pendant 24 h, pour obtenir une solution visqueuse.
La solution visqueuse a été étalée sur une feuille d'aluminium qui a été laissée à l'air pour permettre 1 ' évaporation du solvant volatil, puis placée à l' étuve à 50 °C sous vide pendant 12 heures.
Chacune des électrodes ainsi obtenues a été montée dans une batterie ayant une anode de lithium et un électrolyte liquide constitué par une solution de LiTFSI dans un mélange EC-PC. Les performances en cyclage ont été mesurées.
La figure 8 représentent l'évolution de la capacité Q (en mAh/g) (courbes notées -O—O-) et l'évolution de l'énergie E (en h/kg) (courbes notées -•—•-) en fonction du nombre de cycles N. Le cyclage a été effectué entre 3,5 V et 2,0 V à des régimes de réduction et d'oxydation de (D/5- C/10) pour les six premiers cycles, puis de (D/10-C/10) pour les suivants.
L'on constate une augmentation de capacité et d'énergie d'environ 60% et 82% respectivement par suite de l'utilisation d'un matériau contenant des polymères de type PI et P2, et un solvant non volatil plastifiant introduit dès 1 ' origine.
Exemple 5 De la même manière que dans l'exemple 1, on a préparé deux électrodes positives constituées par un matériau composite dont la composition (en parties en poids) est la suivante :
Figure imgf000015_0001
On a préparé une suspension homogène de carbone et de LiFeP0 dans 1 ' acrylonitrile, et une solution de EC, PC, POE et PVdF-HFP dans 1 ' acrylonitrile (pour l'échantillon 4b selon l'invention) ou une solution de PVdF-HFP dans l' acrylonitrile (pour l'échantillon 4a comparatif). On a ensuite ajouté la solution à la suspension et on a maintenu le mélange à température ambiante pendant 24 h, pour obtenir une solution visqueuse.
La solution visqueuse a été étalée sur une feuille d'aluminium qui a été laissée à l'air pour permettre 1 ' évaporation du solvant volatil, puis placée à 1 ' étuve à
50°C sous vide pendant 12 heures.
Chacune des électrodes ainsi obtenues a été montée dans une batterie ayant une anode de lithium et un électrolyte liquide constitué par une solution de LiTFSI dans un mélange EC-PC. Les performances en cyclage ont été mesurées.
La figure 9 représente l'évolution de la capacité Q (en mAh/g) (courbes notées -o—o-) et l'évolution de l'énergie E
(en Wh/kg) (courbes notées -•—•-) en fonction du nombre de cycles N. Le cyclage a été effectué entre 3,7 et 2,7 V à des régimes de réduction et d'oxydation de (D/5-C/5) pour a, et de (D/5-C/5) pour les trois premiers cycles puis (D/10-C/10) pour les suivants dans le cas de b.
Comme dans les exemples précédents, l'on constate une augmentation de capacité et d'énergie d'environ 60% et 70% respectivement au premier cycle par suite de l'utilisation d'un matériau contenant un solvant non volatil plastifiant dès l'origine.

Claims

Revendications
1. Procédé de préparation d'un matériau composite d'électrode, qui comprend : une lère étape de préparation d'une solution visqueuse contenant au moins un polymère PI qui a une composition massique en hétéroatome 0, N, P ou S supérieure ou égale à 15%, au moins un polymère P2 qui a une composition massique en hétéroatome 0, N, P ou S inférieure ou égale à 5%, un matériau conférant une conductivité électronique Cl, une matière active d'électrode Ml, et au moins un solvant non volatil SI, une 2eme étape d'élaboration d'un film à partir de la solution visqueuse obtenue.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction d'un sel dans le matériau.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sel est introduit dans le matériau en ajoutant ledit sel (seul ou en solution dans un solvant volatil) lors de la préparation de la solution visqueuse.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sel est introduit en imprégnant le film obtenu à partir de la solution visqueuse, par une solution dudit sel dans un solvant volatil.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de densification consistant à soumettre le film à une pression à chaud.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère PI est choisi parmi les polyéthers, les polyesters, les polymères polyacryliques, les polycarbona- tes, les polyimines, les polyamides, les polyacrylamides, les polyuréthanes, les polyépoxydes et les polyphosphazènes, les polysulfones.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le polymère Pi est un polyéther choisi parmi les homopolymères et les copolymères d'oxyde d'éthylène, d'oxyde de méthylène, d'oxyde de propylène, d' épichlorhydrine ou d'allylglycidyléther, ou un polyester choisi parmi les homo- polymères et les copolymères d'éthylène téréphtalate, de butylène téréphtalate ou d'acétate de vinyle.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le polymère PI est un polymère polyacrylique choisi parmi les homopolymères et les copolymères d'acrylamide, d'acrylate de méthyle, d'acrylate d'éthyle, d'acrylate de propyle, d'acrylate de butyle, d'acrylate d' éthyle-hexyle, d'acrylate de stéaryle, d'éthylène glycol diacrylate, de triéthylène glycol diméthacrylate, de methacrylate de méthyle ou d'acide acrylique.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le polymère PI est choisi parmi les homopolymères et les copolymères d' acrylonitrile, les homopolymères et les copolymères d'acétate de vinyle et d'alcool de vinyle, les homopolymères et les copolymères de carbonate de bisphenol A, les poly (ethylèneimine) , les homopolymères et copolymères de vinyle pyrrolidone ou de vinyle suifone.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère P2 est choisi parmi les homopolymères et les copolymères de chlorure de vinyle, de fluorure de vinylidène, de chlorure de vinylidène, de tétrafluorure d'éthylène, de chlorotrifluoroéthylène, et les copolymères de fluorure de vinylidène et de hexafluoropropylène.
11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère P2 est choisi parmi les polyoléfines et les élastomères.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le solvant organique liquide non volatil SI est constitué par un ou plusieurs composés choisis parmi : - les composés polaires aprotiques tels que les carbonates linéaires ou cycliques, les éthers linéaires ou cycliques, les esters linéaires ou cycliques, les sulfones linéaires ou cycliques, les sulfamides et les nitriles, les phtalates tels que le phtalate de dioctyle, le phtalate de dibutyle, et le phtalate de diméthyle, les polyéthylène glycols et les poly (éthylène glycol) diméthyl éthers de faible masse.
13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé Cl est constitué par du graphite, des fibres de carbone, des nanofils de carbone, des nanotubes de carbone, ou des polymères conducteurs électroniques.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de la lere étape, les polymères sont introduits à l'état pur ou sous forme d'une solution dans un solvant volatil ; Cl est introduit à l'état pur ou sous forme d'une suspension ou d'une solution dans un solvant volatil ; Ml est introduit à l'état pur ou sous forme d'une suspension dans un solvant volatil.
15. Procédé selon l'une des revendications 3, 4 ou 14, caractérisé en ce que le solvant volatil est choisi parmi 1' acrylonitrile, 1 ' acétonitrile, la cyclohexanone et le THF.
16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préparation de la solution visqueuse est effectuée en une seule phase.
17. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préparation de la solution visqueuse comprend deux phases successives, la première phase consistant à préparer une solution visqueuse contenant tous les constituants sauf SI, à former un film à partir de cette solution, et à sécher le film pour obtenir une poudre, la deuxième phase consistant à former une nouvelle solution visqueuse en ajoutant Si à cette poudre, cette nouvelle solution étant utilisée pour l'élaboration du film final.
18. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que la préparation de la solution visqueuse comprend deux phases successives, la première phase consistant à préparer une solution visqueuse contenant tous les constituants sauf P2, à former un film à partir de cette solution, à sécher le film pour obtenir une poudre, la seconde phase consistant à former une nouvelle solution visqueuse en ajoutant à ladite poudre une solution de P2 dans un solvant volatil, cette nouvelle solution étant utilisée pour l'élaboration du film final.
19. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, au cours de la 2eme étape, le film est obtenu à partir de la solution visqueuse préparée lors de la lere étape, par extrusion ou par épandage sur un substrat suivi d'un séchage.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le substrat utilisé pour l'epandage est une feuille ou une grille métallique susceptible de servir de collecteur pour l'électrode.
21. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière active d'électrode Ml est choisie parmi Liι+xV308, 0<x<4, LixV205,nH20, (0<x<3, 0<n<2), LiFeP04, les phosphates et sulfates de fer hydratés ou non, les phosphates et les sulfates de vanadyle hydratés ou non, LiMn204, les composés dérivés de LiMn204 obtenus par substitution de Mn par Al, Ni ou Co, LiMn02, LiNi02, les composés dérivés de LiMn02 obtenus par substitution de Mn par Al, Ni ou Co, LiCo02, les composés dérivés de LiCo02 obtenus par substitution de Co par Al, Ti, Mg, Ni et Mn.
22. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière active d'électrode Ml est choisie parmi : - les composés carbonés, les alliages avec le lithium de type LixM (M=Sn, Sb, Si) obtenus à partir de SnO, de Sn02, de composés de Sn, Sn- Fe(-C), de composés du Si, de composés de Sb, ou les composés LixCu6Sn5 (0<x<13), les borates de fer, les pnictures (choisis parmi Li3-x_yCoyN, Li3-x-yFeyN, LixMnP4, LixFeP2, LixFeSb2) , les oxydes simples à décomposition réversible et les oxydes à insertion tels que les titanates Mo03 ou 03.
23. Matériau obtenu par un procédé selon la revendication 1, constitué par au moins un polymère PI qui a une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S supérieure ou égale à 15%, au moins un polymère P2 qui a une composition massique en hétéroatome O, N, P ou S inférieure ou égale à 5%, un matériau conférant une conductivité électronique Cl, une matière active d'électrode Ml et au moins un solvant non volatil SI, caractérisé en ce que, à l'échelle submicronique et à l'échelle micronique : le polymère Pi et le matériau Cl conférant une conductivité électronique forment une phase dense, homogène et continue autour des grains de matière active ; le polymère P2 est sous forme d'une phase dispersée qui ne contient pas ou très peu du matériau Cl et dont la morphologie qui est du type sphère, cylindre, aiguilles, ou rubans crée une porosité.
24. Matériau selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il contient un sel.
25. Electrode composite, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un film d'un matériau composite selon la revendication 23, déposé sur un collecteur.
26. Electrode composite, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un film d'un matériau composite selon la revendication 24, déposé sur un collecteur.
27. Electrode composite selon la revendication 26, caractérisée en ce que le sel du matériau composite est un sel de lithium choisi parmi LiPFε, LiAsFδ, LiC4B08, LiC104, LiBF4, Li(C2F5S02)2N, LiCF3S03, LiCH3S03, Li [ (C2F5) 3PF3] et LiN(S02CF3)2.
28. Electrode composite selon la revendication 26, caractérisée en ce que le sel du matériau composite est un sel d'un cation choisi parmi les cations R30+ (oxonium) , NR4 + (ammonium), RC(NHR2)2 + (amidinium) , C(NHR2)3 + (guanidinium) , C5R6N+ (pyridinium) , C3R5N2 + (imidazolium) , C3RN2 + (imidazo- linium) , C2R4N3 + (triazolium) , SR3 + (sulfonium), PR4 + (phospho- niu ) , IR2 + (iodonium) , (C6R5)3C+ (carbonium) , dans lesquels les radicaux R peuvent être identiques ou différents, lesdits radicaux étant choisi parmi les radicaux alkyles, alkenyles, oxaalkyles, oxaalkényles, azaalkyles, azaalkény- les, thiaalkyles, thiaalkényles, silaalkyles, silaalkényles, aryles, arylalkyles, alkylaryles, alkénylaryles, dialkyl- amino et dialkylazo.
29. Electrode composite selon la revendication 28, caractérisée en ce que les radicaux R ont de préférence au plus 5 atomes de carbone.
30. Batterie constituée par une électrode positive et une électrode négative séparée par un électrolyte qui comprend un sel de lithium, caractérisée en ce que l'une au moins de ses électrodes est une électrode selon l'une des revendications 25 ou 27.
31. Supercondensateur constitué par deux électrodes séparées par un électrolyte, caractérisé en ce que l'une au moins des électrodes est une électrode selon l'une des revendications 25 ou 28.
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