CA2960489A1

CA2960489A1 - Electrolyte composition and its use in lithium-ion batteries

Info

Publication number: CA2960489A1
Application number: CA2960489A
Authority: CA
Inventors: Sabrina Paillet; Gregory Schmidt; Ian Cayrefourcq; Julie Hamel-Paquet; Ali DARWICHE; Gabriel Girard; Joel Frechette; Sebastien Ladouceur; Abdelbast Guerfi; Karim Zaghib
Original assignee: Paillet Sabrina; Ladouceur Sebastien; Hydro Quebec; Arkema France SA
Current assignee: Hydro Quebec; Arkema France SA
Priority date: 2017-03-10
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-09-10

Abstract

Des compositions d'électrolyte comprenant l'hexafluorophosphate de lithium, le 2-trifluorométhyl-4,5-dicyano-imidazolate de lithium, un solvant, et au moins un additif électrolytique sont ici décrites. La présente demande décrit aussi l'utilisation de ces compositions d'électrolytes dans des batteries, par exemple, dans une gamme de température supérieure ou égale à 25.degrés.C.Electrolyte compositions comprising lithium hexafluorophosphate, lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate, a solvent, and at least one electrolytic additive are described herein. The present application also describes the use of these electrolyte compositions in batteries, for example, in a temperature range greater than or equal to 25.degree.

Description

COMPOSITION D'ÉLECTROLYTE ET SON UTILISATION DANS DES
BATTERIES LITHIUM-ION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente demande se réfère au domaine des batteries, plus particulièrement au domaine des compositions d'électrolytes comprenant des ions lithium.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Une batterie lithium-ion comprend au moins une électrode négative (anode), une électrode positive (cathode), un séparateur et un électrolyte. L'électrolyte est généralement constitué d'un sel de lithium dissous dans un solvant qui est généralement un mélange de carbonates organiques, afin d'avoir un bon compromis entre la viscosité et la constante diélectrique. Des additifs peuvent être ensuite ajoutés pour améliorer la stabilité des sels d'électrolyte.
Parmi les sels les plus utilisés on retrouve le LiPF6 (hexafluorophosphate de lithium), qui possède plusieurs des qualités requises, mais présente le désavantage de se dégrader pour former de l'acide fluorhydrique (HF) par réaction avec l'eau. Le HF formé peut entrainer une dissolution du matériau de cathode.
La réaction du LiPF6 avec l'eau résiduelle affecte donc la longévité de la batterie et peut engendrer des problèmes de sécurité, notamment dans le contexte de l'utilisation des batteries lithium-ion dans des véhicules de particuliers.
D'autres sels ont donc été développés, tels que le LiTFSI
(bis(trifluoromethanesulfonyl)imidure de lithium) et le LiFSI
(bis(fluorosulfonemidure de lithium). Ces sels ne présentent que peu ou pas de décomposition spontanée, et sont plus stables vis-à-vis l'hydrolyse que LiPF6.

Néanmoins, le LiTFSI présente le désavantage d'être corrosif pour les collecteurs de courant, particulièrement ceux en aluminium.
Dans le domaine des batteries, il existe un besoin constant pour le développement de compositions d'électrolytes permettant d'améliorer les performances de la batterie, telles que sa durée de vie, sa stabilité au cyclage, et/ou la diminution de sa capacité irréversible.
SOMMAIRE
La présente demande concerne une composition d'électrolyte comprenant l'hexafluorophosphate de lithium, le 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium, au moins un solvant, et au moins un additif électrolytique, ladite composition comprenant :
- une concentration totale en hexafluorophosphate de lithium et 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium inférieure ou égale à 1 mol/L par rapport au volume total de la composition, et - une concentration en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium inférieure ou égale à 0,3 mol/L par rapport au volume total de la composition.
Selon un mode de réalisation, la teneur en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium est inférieure ou égale à 0,2 mol/L, en particulier inférieure ou égale à 0,1 mol/L, de préférence inférieure ou égale à 0,08 mol/L, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 mol/L, par rapport au volume total de la composition.
Selon un autre mode de réalisation, le solvant de la composition est choisi parmi le groupe constitué des éthers, des esters d'acide carbonique, des esters de carbonate cycliques, des esters d'acide carboxylique aliphatique, des esters d'acide carboxylique aromatique, des esters d'acide phosphorique, des esters de sulfite, des nitriles, des amide, des alcools, des sulfoxydes, du sulfolane, du nitrométhane, de la 1,3-diméthy1-2-imidazolidinone, de la 1,3-diméthy1-3,4,5,6-tétrahydro-2(1,H)-pyrimidinone, de la 3-méthy1-2-oxazolidinone, et de leurs mélanges. Par exemple, le solvant est choisi parmi le groupe constitué du carbonate de diméthyle, du carbonate d'éthyle méthyle, du carbonate de diéthyle, du carbonate de diphényle, du carbonate de méthyle phényle, du carbonate ELECTROLYTE COMPOSITION AND USE THEREOF
LITHIUM-ION BATTERIES
TECHNICAL AREA
The present application refers to the field of batteries, more particularly in the field of electrolyte compositions comprising lithium ions.
STATE OF THE ART
A lithium-ion battery comprises at least one negative electrode (anode), a positive electrode (cathode), a separator and an electrolyte. The electrolyte is generally consists of a lithium salt dissolved in a solvent which is usually a mixture of organic carbonates, in order to have a good compromise between the viscosity and the dielectric constant. Additives can be then added to improve the stability of the electrolyte salts.
Among the most commonly used salts are LiPF6 (hexafluorophosphate lithium), which has many of the required qualities, but has the disadvantage of degrading to form hydrofluoric acid (HF) reaction with water. The formed HF can cause dissolution of the cathode material.
The LiPF6 reaction with residual water therefore affects the longevity of the battery and may cause security problems, particularly in the context of the use of lithium-ion batteries in private vehicles.
Other salts have been developed, such as LiTFSI
(bis (trifluoromethanesulfonyl) lithium imide) and LiFSI
(bis (lithium fluorosulfonemide) These salts have little or no spontaneous decomposition, and are more stable to hydrolysis than LiPF6.

Nevertheless, LiTFSI has the disadvantage of being corrosive to collectors current, especially aluminum ones.
In the field of batteries, there is a constant need for development electrolyte compositions for improving the performance of the battery, such as its life, cycling stability, and / or decrease of its irreversible capacity.
SUMMARY
The present application relates to an electrolyte composition comprising lithium hexafluorophosphate, 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate of lithium, at least one solvent, and at least one electrolytic additive, said composition comprising:
- a total concentration of lithium hexafluorophosphate and 2-lithium trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate less than or equal to 1 mol / L relative to the total volume of the composition, and a concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate less than or equal to 0.3 mol / L in relation to the total volume of the composition.
According to one embodiment, the content of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyano-lithium imidazolate is less than or equal to 0.2 mol / L, in particular lower or equal to 0.1 mol / L, preferably less than or equal to 0.08 mol / L, preferably less than or equal to 0.05 mol / L, relative to the volume total of the composition.
According to another embodiment, the solvent of the composition is chosen among the group consisting of ethers, carbonic acid esters, cyclic carbonate, aliphatic carboxylic acid esters, esters aromatic carboxylic acid, phosphoric acid esters, of sulfite, nitriles, amides, alcohols, sulfoxides, sulfolane, of nitromethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1, H) -pyrimidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, and their mixtures. For example, the solvent is selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl diphenyl carbonate, methyl carbonate phenyl, carbonate

2 d'éthylène, du carbonate de propylène, du carbonate de butylène, du carbonate de vinylène, du formate de méthyle, de l'acétate de méthyle, du propionate de méthyle, de l'acétate d'éthyle, de l'acétate de butyle, et de leurs mélanges.
Le solvant peut aussi être choisi parmi le carbonate d'éthylène, le carbonate de diéthyle, et de leurs mélanges.
Dans un autre mode de réalisation, l'additif électrolytique est choisi parmi le groupe constitué du carbonate de fluoroéthylène, carbonate de vinylène, 4-viny1-1,3-dioxolan-2-one, carbonate d'allyle éthyle, acétate de vinyle, adipate de divinyle, acrylonitrile, 2-vinylpyridine, anhydride maléïque, cinnamate de méthyle, phosphonates, composés silane contenant un vinyle, 2-cyanofurane et de leurs mélanges, l'additif électrolytique étant de préférence le carbonate de fluoroéthylène. Par exemple, la teneur en additif électrolytique est comprise entre 0,1% et 9%, de préférence entre 0,5% et 4% en masse par rapport à la masse totale combinée de solvant(s) et d'additif.
Dans un mode de réalisation, la concentration en hexafluorophosphate de lithium dans la composition d'électrolyte est supérieure ou égale à 0,80 mol/L et inférieure à 1 mol/L, de préférence comprise entre 0,80 et moins de 1 mol/L, en particulier entre 0,90 et 0,99 mol/L, et par exemple comprise entre 0,95 mol/L et 0,99 mol/L.
Par exemple, la concentration en hexafluorophosphate de lithium est d'environ 0,95 mol/L, et la concentration en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium est d'environ 0,05 mol/L, par rapport au volume total de la composition.
La présente demande concerne aussi l'utilisation d'une composition telle qu'ici définie, dans une batterie Li-ion, en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C. Par exemple, l'utilisation se fait dans des appareils nomades, par exemple les téléphones portables, les appareils photos, les tablettes ou les ordinateurs portables, dans des véhicules électriques, ou dans le stockage d'énergie renouvelable. Un autre mode de réalisation comprend l'utilisation d'une composition telle que définie dans la présente demande pour 2 ethylene, propylene carbonate, butylene carbonate, carbonate vinylene, methyl formate, methyl acetate, propionate methyl, ethyl acetate, butyl acetate, and mixtures thereof.
The The solvent may also be selected from ethylene carbonate, diethyl, and their mixtures.
In another embodiment, the electrolyte additive is selected from the group consisting of fluoroethylene carbonate, vinylene carbonate, 4-viny1-1,3-dioxolan-2-one, ethyl allyl carbonate, vinyl acetate, adipate divinyl acrylonitrile, 2-vinylpyridine, maleic anhydride, methyl cinnamate, phosphonates, silane compounds containing vinyl, 2-cyanofuran and their mixtures, the electrolytic additive being preferably the fluoroethylene. For example, the content of electrolytic additive is included enter 0.1% and 9%, preferably between 0.5% and 4% by weight relative to the mass combined total of solvent (s) and additive.
In one embodiment, the hexafluorophosphate concentration of lithium in the electrolyte composition is greater than or equal to 0.80 mol / L and lower at 1 mol / L, preferably between 0.80 and less than 1 mol / L, in particular between 0.90 and 0.99 mol / L, and for example between 0.95 mol / L and 0.99 mol / L.
For example, the concentration of lithium hexafluorophosphate is about 0.95 mol / L, and the concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate of lithium is approximately 0.05 mol / L, relative to the total volume of the composition.
The present application also relates to the use of a composition such here defined, in a Li-ion battery, especially in a range of temperature greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 ° C. and 60 ° C. For example, the use is made in of the nomadic devices, for example mobile phones, cameras, tablets or laptops, in electric vehicles, or in renewable energy storage. Another embodiment comprises the use of a composition as defined in the present application for

3 l'amélioration de la durée de vie d'une batterie Li-ion ; et/ou l'amélioration de la stabilité au cyclage d'une batterie Li-ion ; et/ou la diminution de la capacité
irréversible d'une batterie Li-ion ; en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C.
Un autre aspect de la présente demande concerne une cellule électrochimique comportant une électrode négative, une électrode positive, et une composition d'électrolyte telle qu'ici définie, interposée entre l'électrode négative et l'électrode positive.
Dans un mode de réalisation, l'électrode négative de la cellule électrochimique comprend du graphite, des fibres de carbone, du noir de carbone, du lithium, ou un de leurs mélanges, l'électrode négative comprenant de préférence du graphite.
Dans un autre mode de réalisation, l'électrode positive de la cellule électrochimique comprend du LiCo02, LiFePO4 (LFP), LiMnxCoyNiz02 (NMC, où
x+y+z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 ou l'un de leurs mélanges, l'électrode positive comprenant de préférence LiFePO4 ou LiMnxCoyNiz02 (où
x+y+z = 1).
Par exemple, la cellule électrochimique telle qu'ici décrite peut avoir une rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 500 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tinf comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à Li/U , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à une température égale à 25 C, et à une vitesse de charge et décharge de C. Par exemple, la tension Tinf est égale à 2,8 volts et la tension Tsup est égale à 4,2 volts, l'électrode positive comprenant de préférence LiCo02, LiMnxCoyNiz02 (avec x+y+z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 et leurs mélanges.
Selon un autre exemple, la cellule électrochimique a une rétention de capacité

supérieure ou égale à 80% après au moins 500 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tinf 3 improving the life of a Li-ion battery; and / or improvement of the cycling stability of a Li-ion battery; and / or the decrease in capacity irreversible of a Li-ion battery; especially in a range of temperature greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 ° C. and 60 ° C.
Another aspect of the present application relates to an electrochemical cell having a negative electrode, a positive electrode, and a composition electrolyte as defined here, interposed between the negative electrode and electrode positive.
In one embodiment, the negative electrode of the cell electrochemical includes graphite, carbon fiber, carbon black, lithium, or one of their mixtures, the negative electrode preferably comprising graphite.
In another embodiment, the positive electrode of the cell electrochemical comprises LiCoO2, LiFePO4 (LFP), LiMnxCoyNizO2 (NMC, where x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 or a mixture thereof, the positive electrode preferably comprising LiFePO4 or LiMnxCoyNiz02 (where x + y + z = 1).
For example, the electrochemical cell as here described may have a retention capacity of 80% or more after at least 500 cycles of load / discharge compared to the first cycle, for a load between a voltage Tinf between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li / U, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts relative to Li + / Li, at a temperature equal at 25 C, and at a charging and discharging speed of C. For example, the voltage tinf is equal to 2.8 volts and the voltage Tsup is equal to 4.2 volts, the electrode positive preferably comprising LiCoO2, LiMnxCoyNizO2 (with x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 and mixtures thereof.
In another example, the electrochemical cell has a capacity retention greater than or equal to 80% after at least 500 charge / discharge cycles per ratio to the first cycle, for a load between a voltage Tinf

4 comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à Li+/Li , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à une température égale à 25 C, et à
une vitesse de charge et décharge de C, la charge étant optionnellement suivie de l'application d'une tension constante de 4V pendant 30 minutes, l'électrode positive comprenant de préférence LiFePO4. Selon un exemple, la tension Tinf est égale à 2 volts et la tension Tsup est égale à 4 volts. Selon un mode de réalisation, la charge est suivie de l'application d'une tension constante de 4V pendant 30 minutes. Selon un autre mode de réalisation, la charge n'est pas suivie de l'application d'une tension constante et la rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 800 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle.
Selon un autre aspect, la présente demande concerne aussi une batterie comprenant au moins une cellule électrochimique telle que décrite dans la présente demande.
Un autre aspect concerne l'utilisation du 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium dans une composition d'électrolyte comprenant l'hexafluorophosphate de lithium et au moins un additif électrolytique, pour :
- améliorer la durée de vie d'une batterie Li-ion ; et/ou - améliorer la stabilité au cyclage d'une batterie Li-ion ; et/ou - diminuer la capacité irréversible d'une batterie Li-ion ;
en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C;
la composition étant telle que:
- la concentration totale en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium et hexafluorophosphate de lithium est inférieure ou égale à 1 mol/L par rapport au volume total de la composition ; et - la concentration en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium est inférieure ou égale à 0,3 mol/L, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 mol/L, par rapport au volume total de la composition. 4 between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li + / Li, and a voltage Tsup range between 3.8 and 4.2 volts with respect to Li + / Li at a temperature of 25 C, and a charging and discharging speed of C, the charge being optionally followed of the application of a constant voltage of 4V for 30 minutes, the electrode positive, preferably comprising LiFePO4. According to one example, the voltage Tinf is equal to 2 volts and the voltage Tsup is equal to 4 volts. According to a mode of production, the charge is followed by the application of a constant voltage of 4V for 30 minutes. According to another embodiment, the charge is not followed by the application of a constant voltage and the retention of superior capacity or equal to 80% after at least 800 charge / discharge cycles compared to first cycle.
In another aspect, the present application also relates to a battery comprising at least one electrochemical cell as described in the this request.
Another aspect relates to the use of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyano-imidazolate of lithium in an electrolyte composition comprising hexafluorophosphate of lithium and at least one electrolytic additive, for:
- improve the life of a Li-ion battery; and or improve the cycling stability of a Li-ion battery; and or - reduce the irreversible capacity of a Li-ion battery;
especially in a temperature range greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 C and 60 C;
the composition being such that:
- the total concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate Lithium and lithium hexafluorophosphate is less than or equal to 1 mol / L relative to the total volume of the composition; and - the concentration of lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate is less than or equal to 0.3 mol / L, preferentially less than or equal to at 0.05 mol / L, relative to the total volume of the composition.

5 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La Figure 1 démontre la variation de capacité en décharge en fonction du nombre de cycles effectués à 45 C tel que décrit à l'Exemple 1.
La Figure 2 démontre la variation de capacité en décharge en fonction du nombre =
de cycles effectués à 60 C tel que décrit à l'Exemple 2.
La Figure 3 démontre la variation de capacité en décharge en fonction du nombre de cycles effectués à 25 C tel que décrit à l'Exemple 3.
La Figure 4 démontre la variation de capacité en décharge en fonction du nombre de cycles effectués à 40 C tel que décrit à l'Exemple 3.
La Figure 5 démontre la variation de capacité en décharge en fonction du nombre de cycles effectués à 60 C tel que décrit à l'Exemple 3.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente demande décrit des compositions d'électrolyte comprenant une concentration et une proportion spécifiques de deux sels de lithium, un solvant (pouvant être un mélange de solvants) et un additif électrolytique. Plus spécifiquement, la composition d'électrolyte comprend de l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6), du 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium (LiTD1), au moins un solvant, et au moins un additif électrolytique. La composition d'électrolyte telle qu'ici décrite comprend :
- une concentration totale en hexafluorophosphate de lithium et 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium inférieure ou égale à 1 mol/L par rapport au volume total de la composition (c'est-à-dire, [L1PF6]
+ [LiTDI] 1 mol/L); et - une concentration en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium inférieure ou égale à 0,3 mol/L par rapport au volume total de la composition (c'est-à-dire, 0 < [LiTD1] 5 0,3 mol/L). 5 BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure 1 shows the variation in discharge capacity as a function of number cycles performed at 45 C as described in Example 1.
Figure 2 shows the variation in discharge capacity as a function of number =
cycles performed at 60 C as described in Example 2.
Figure 3 shows the variation in discharge capacity as a function of number cycles performed at 25 C as described in Example 3.
Figure 4 demonstrates the variation in discharge capacity as a function of number cycles performed at 40 C as described in Example 3.
Figure 5 shows the variation in discharge capacity as a function of number cycles performed at 60 C as described in Example 3.
DETAILED DESCRIPTION
The present application describes electrolyte compositions comprising a concentration and a specific proportion of two lithium salts, one solvent (may be a mixture of solvents) and an electrolyte additive. More specifically, the electrolyte composition comprises hexafluorophosphate of lithium (LiPF6), lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate (LiTD1) at least one solvent, and at least one electrolytic additive. The composition electrolyte as described herein comprises:
- a total concentration of lithium hexafluorophosphate and 2-lithium trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate less than or equal to 1 mol / L relative to the total volume of the composition (i.e., [L1PF6]
+ [LiTDI] 1 mol / L); and a concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate less than or equal to 0.3 mol / L in relation to the total volume of the composition (i.e., 0 <[LiTD1] 0.3 mol / L).

6 Par exemple, la teneur en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium est inférieure ou égale à 0,25 mol/L, ou inférieure ou égale à 0,2 mol/L, en particulier inférieure ou égale à 0,15 mol/L, ou inférieure ou égale à 0,1 mol/L, de préférence inférieure ou égale à 0,08 mol/L, préférentiellement inférieure ou égale à
0,05 mol/L, par rapport au volume total de la composition.
La concentration en hexafluorophosphate de lithium dans la composition d'électrolyte peut être supérieure ou égale à 0,80 mol/L et inférieure à 1 mol/L, de préférence comprise entre 0,80 et moins de 1 mol/L, en particulier entre 0,90 et 0,99 mol/L, et par exemple comprise entre 0,95 mol/L et 0,99 mol/L, par rapport au volume total de la composition.
Des exemples de concentrations en hexafluorophosphate de lithium et 2-trifluorométhy1-4,5-d icyano-imidazolate de lithium dans la composition d'électrolyte comprennent:
- 0,99 mol/L de LiPF6 et 0,01 mol/L de LiTDI;
- 0,98 mol/L de LiPF6 et 0,02 mol/L de LiTDI;
- 0,97 mol/L de LiPF6 et 0,03 mol/L de LiTDI;
- 0,96 mol/L de LiPF6 et 0,04 mol/L de LiTDI;
- 0,95 mol/L de LiPF6 et 0,05 mol/L de LiTDI;
- 0,90 mol/L de LiPF6 et 0,1 mol/L de LiTDI;
- 0,80 mol/L de LiPF6 et 0,2 mol/L de LiTDI; et - 0,7 mol/L de LiPF6 et 0,3 mol/L de LiTDI.
Selon un mode préférentiel, la composition d'électrolyte telle que décrite dans la présente demande comprend 0,95 mol/L de LiPF6 et 0,05 mol/L de LiTDI, par rapport au volume total de la composition.
Selon un mode de réalisation, le solvant est non aqueux (organique). Par exemple, le solvant de la composition peut être choisi parmi le groupe constitué des éthers, des esters d'acide carbonique, des esters de carbonate cycliques, des esters d'acide carboxylique aliphatique, des esters d'acide carboxylique aromatique, des esters d'acide phosphorique, des esters de sulfite, des nitriles, des amide, des 6 For example, the content of lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate is 0.25 mol / L or less than or equal to 0.2 mol / L in particular less than or equal to 0.15 mol / L, or less than or equal to 0.1 mol / L, preference less than or equal to 0.08 mol / L, preferably less than or equal to 0.05 mol / L, relative to the total volume of the composition.
The concentration of lithium hexafluorophosphate in the composition electrolyte may be greater than or equal to 0.80 mol / L and less than 1 mol / L, of preferably between 0.80 and less than 1 mol / L, in particular between 0.90 and 0.99 mol / L, and for example between 0.95 mol / L and 0.99 mol / L, by report to the total volume of the composition.
Examples of concentrations of lithium hexafluorophosphate and 2-lithium trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate in the composition electrolyte include:
0.99 mol / L of LiPF6 and 0.01 mol / L of LiTDI;
0.98 mol / L of LiPF6 and 0.02 mol / L of LiTDI;
0.97 mol / L of LiPF6 and 0.03 mol / L of LiTDI;
- 0.96 mol / L of LiPF6 and 0.04 mol / L of LiTDI;
0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI;
- 0.90 mol / L of LiPF6 and 0.1 mol / L of LiTDI;
0.80 mol / L of LiPF6 and 0.2 mol / L of LiTDI; and 0.7 mol / L of LiPF6 and 0.3 mol / L of LiTDI.
According to a preferred embodiment, the electrolyte composition as described in the present application comprises 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI, per in relation to the total volume of the composition.
According to one embodiment, the solvent is non-aqueous (organic). By example, the solvent of the composition may be chosen from the group consisting of ethers, carbonic acid esters, cyclic carbonate esters, esters of aliphatic carboxylic acid, esters of aromatic carboxylic acid, of the phosphoric acid esters, sulphite esters, nitriles, amides, of the

7 alcools, des sulfoxydes, du sulfolane, du nitrométhane, de la 1,3-diméthy1-2-imidazolidinone, de la 1,3-diméthy1-3,4,5,6-tétrahydro-2(1,H)-pyrimidinone, de la 3-méthy1-2-oxazolidinone, ou d'un de leurs mélanges.
Parmi les éthers, on peut citer les éthers linéaires ou cycliques, tels que par exemple le diméthoxyéthane (DME), les éthers méthyliques des oligoéthylène glycols de 2 à 5 unités oxyéthylènes, le dioxolane, le dioxane, l'éther dibutylique, le tétrahydrofurane, et leurs mélanges.
Parmi les nitriles, on peut citer par exemple l'acétonitrile, le pyruvonitrile, le propionitrile, le méthoxypropionitrile, le diméthylaminopropionitrile, le butyronitrile, l'isobutyronitrile, le valéronitrile, le pivalonitrile, l'isovaléronitrile, le glutaronitrile, le méthoxyglutaronitrile, le 2-méthylglutaronitrile, le 3-méthylglutaronitrile, l'adiponitrile, le malononitrile, et leurs mélanges.
Des exemples de solvants comprennent aussi ceux choisi parmi le groupe constitué du carbonate de diméthyle, du carbonate d'éthyle méthyle, du carbonate de diéthyle, du carbonate de diphényle, du carbonate de méthyle phényle, du carbonate d'éthylène, du carbonate de propylène, du carbonate de butylène, du carbonate de vinylène, du formate de méthyle, de l'acétate de méthyle, du propionate de méthyle, de l'acétate d'éthyle, de l'acétate de butyle, et de leurs mélanges. Le solvant peut aussi être choisi parmi le carbonate d'éthylène (EC -N CAS 96-49-1), le carbonate de diéthyle (DEC ¨ N CAS 105-58-8), et leurs mélanges. De préférence, le solvant est un mélange carbonate d'éthylène :
carbonate de diéthyle dans un rapport compris entre 1 : 99 et 99: 1, de préférence entre 10 : 90 et 90: 10, préférentiellement entre 40 : 60 et 60 : 40.
Des exemples d'additif électrolytique comprennent le carbonate de fluoroéthylène (FEC), le carbonate de vinylène, le 4-viny1-1,3-dioxolan-2-one, le carbonate d'allyle éthyle, l'acétate de vinyle, l'adipate de divinyle, l'acrylonitrile, le 2-vinylpyridine, l'anhydride maléïque, le cinnamate de méthyle, les phosphonates, les composés silane contenant un vinyle, la 2-cyanofurane et leurs mélanges, l'additif électrolytique étant de préférence le carbonate de fluoroéthylène (FEC). La teneur 7 alcohols, sulfoxides, sulfolane, nitromethane, 1,3-dimethyl imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone, the 3-methyl-2-oxazolidinone, or a mixture thereof.
Among the ethers, mention may be made of linear or cyclic ethers, such as by dimethoxyethane (DME), the methyl ethers of oligoethylene glycols of 2 to 5 oxyethylene units, dioxolane, dioxane, ether dibutyl tetrahydrofuran, and mixtures thereof.
Among the nitriles, there may be mentioned, for example, acetonitrile, pyruvonitrile, the propionitrile, methoxypropionitrile, dimethylaminopropionitrile, butyronitrile isobutyronitrile, valeronitrile, pivalonitrile, isovaleronitrile, glutaronitrile, the methoxyglutaronitrile, 2-methylglutaronitrile, 3-methylglutaronitrile, adiponitrile, malononitrile, and mixtures thereof.
Examples of solvents also include those selected from the group consisting of dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, carbonate diethyl carbonate, diphenyl carbonate, methyl phenyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, and their mixtures. The solvent may also be chosen from ethylene carbonate (EC -N CAS 96-49-1), diethyl carbonate (DEC ¨ N CAS 105-58-8), and their mixtures. Preferably, the solvent is an ethylene carbonate mixture:
diethyl carbonate in a ratio of between 1: 99 and 99: 1, preference between 10: 90 and 90:10, preferably between 40:60 and 60:40.
Examples of the electrolyte additive include fluoroethylene (FEC), vinylene carbonate, 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, carbonate allyl ethyl acetate, vinyl acetate, divinyl adipate, acrylonitrile, 2-pyridine, maleic anhydride, methyl cinnamate, phosphonates, silane containing vinyl, 2-cyanofuran and mixtures thereof, the additive electrolytic being preferably fluoroethylene carbonate (FEC). The content

8 en additif électrolytique peut être comprise entre 0,1% et 9%, de préférence entre 0,5% et 4%, en masse par rapport à la masse totale combinée solvant(s) +
additif . En particulier, la teneur en additif électrolytique dans la composition d'électrolyte est inférieure ou égale à 2% en masse par rapport à la masse totale combinée solvant(s) + additif .
Selon un mode de réalisation, la présente composition d'électrolyte est choisie parmi l'une des compositions suivantes (les concentrations de LiPF6 et de LiTDI
étant exprimées par rapport au volume total de la composition et la teneur en additif par rapport à la masse total combinée solvant(s) + additif ) :
i. 0,99 mol/L de LiPF6 et 0,01 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
ii. 0,98 mol/L de LiPF6 et 0,02 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
iii. 0,97 mol/L de LiPF6 et 0,03 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
iv. 0,96 mol/L de LiPF6 et 0,04 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
v. 0,95 mol/L de LiPF6 et 0,05 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
vi. 0,90 mol/L de LiPF6 et 0,1 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant; 8 electrolytic additive may be between 0.1% and 9%, preferably enter 0.5% and 4%, by mass relative to the combined total mass solvent (s) +
additive. In particular, the content of electrolyte additive in the composition electrolyte is less than or equal to 2% by mass relative to the mass Total combined solvent (s) + additive.
According to one embodiment, the present electrolyte composition is selected from one of the following compositions (LiPF6 and LiTDI
being expressed in relation to the total volume of the composition and the content of additive relative to the combined total mass solvent (s) + additive):
i. 0.99 mol / L of LiPF6 and 0.01 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
ii. 0.98 mol / L of LiPF6 and 0.02 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
iii. 0.97 mol / L of LiPF6 and 0.03 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
iv. 0.96 mol / L of LiPF6 and 0.04 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
v. 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
vi. 0.90 mol / L of LiPF6 and 0.1 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as the solvent;

9 vii. 0,80 mol/L de LiPF6 et 0,2 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant; et viii. 0,7 mol/L de LiPF6 et 0,3 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant.
La composition d'électrolyte peut être préparée par dissolution, de préférence sous agitation, des sels dans des proportions appropriées de solvant(s) comprenant l'additif électrolytique. Dans l'alternative, la composition d'électrolyte peut être préparée par dissolution, de préférence sous agitation, des sels et de l'additif électrolytique dans des proportions appropriées de solvant(s).
L'utilisation d'une composition d'électrolyte de la présente demande dans une batterie Li-ion est aussi envisagée, en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C. Par exemple, l'utilisation se fait dans des appareils nomades, par exemple les téléphones portables, les appareils photos, les tablettes ou les ordinateurs portables, dans des véhicules électriques, ou dans le stockage d'énergie renouvelable.
Selon un autre aspect, la présente demande concerne donc aussi une cellule électrochimique comprenant une électrode négative, une électrode positive, et une composition d'électrolyte telle qu'ici définie, interposée entre l'électrode négative et l'électrode positive. La cellule électrochimique peut aussi comprendre un séparateur, dans lequel est imprégné la composition d'électrolyte de la présente demande.
La présente demande envisage également une batterie comprenant au moins une cellule électrochimique définie dans cette demande. Lorsque la batterie comprend plusieurs de ces cellules électrochimiques, lesdites cellules peuvent être assemblées en série et/ou en parallèle.
õ.

-Dans le cadre de la présente demande, par électrode négative, on entend l'électrode qui fait office d'anode, quand la batterie débite du courant (c'est-à-dire lorsqu'elle est en processus de décharge) et qui fait office de cathode lorsque la batterie est en processus de charge. L'électrode négative comprend typiquement un matériau électrochimiquement actif, éventuellement un matériau conducteur électronique, et éventuellement un liant. On entend par matériau électrochimiquement actif , un matériau capable d'insérer de manière réversible des ions, sans que cela n'endommage irréversiblement leur structure. Par matériau conducteur électronique , on entend un matériau capable de conduire les électrons.
Par exemple, l'électrode négative de la batterie peut comprendre, comme matériau électrochimiquement actif du graphite, des fibres de carbone, du noir de carbone, ou un de leurs mélanges, l'électrode négative comprenant de préférence du graphite. L'électrode négative peut aussi comprendre du lithium, celui-ci peut alors être constitué d'un film de lithium métallique ou d'un alliage comprenant du lithium.
Un exemple d'électrode négative comprend un film de lithium vif préparé par laminage, entre des rouleaux, d'un feuillard de lithium.
Dans le cadre de la présente demande, par électrode positive, on entend l'électrode qui fait office de cathode, quand la batterie débite du courant (c'est-à-dire lorsqu'elle est en processus de décharge) et qui fait office d'anode lorsque la batterie est en processus de charge. L'électrode positive comprend typiquement un matériau électrochimiquement actif, éventuellement un matériau conducteur électronique, et éventuellement un liant.
L'électrode positive de la cellule électrochimique peut comprendre un matériau électrochimiquement actif choisi parmi LiC002, LiFePO4 (LFP), LiMnxCoyNiz02 (NMC, avec x+y+z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 et leurs mélanges.
Le matériau d'électrode positive peut aussi comprendre, outre le matériau électrochimiquement actif, un matériau conducteur électronique comme une source de carbone, incluant, par exemple, du noir de carbone, du carbone Ketjen , du carbone Shawinigan, du graphite, du graphène, des nanotubes de carbone, des fibres de carbone (tels les fibres de carbone formées en phase gazeuse (VGCF)), du carbone non-poudreux obtenu par carbonisation d'un précurseur organique, ou une combinaison de deux ou plus de ceux-ci. D'autres additifs peuvent aussi être présents dans le matériau de l'électrode positive, comme des sels de lithium ou des particules inorganiques de type céramique ou verre, ou encore d'autres matériaux actifs compatibles (par exemple, du soufre).
Le matériau de l'électrode positive peut aussi comprendre un liant. Des exemples non-limitatifs de liants comprennent les liants polymères polyéthers linéaires, ramifiés et/ou réticulé (par exemple, des polymères basés sur le poly(oxyde d'éthylène) (PEO), ou le poly(oxyde de propylène) (PPO) ou d'un mélange des deux (ou un co-polymère EO/P0), et comprenant éventuellement des unités réticulables), des liants solubles dans l'eau (tels que SBR (caoutchouc styrène-butadiène), NBR (caoutchouc acrylonitrile-butadiène), HNBR (NBR hydrogéné), CHR (caoutchouc d'épichlorohydrine), ACM (caoutchouc d'acrylate)), ou des liants de type polymères fluorés (tels que PVDF (fluorure de polyvinylidène), PTFE
(polytétrafluoroéthylène), et leurs combinaisons). Certains liants, comme ceux solubles dans l'eau, peuvent aussi comprendre un additif comme le CMC
(carboxyméthylcellulose).
Selon un mode de réalisation, la cellule électrochimique comprend une électrode négative comprenant du graphite, une électrode positive comprenant LiMnxCoyNiz02 (NMC, avec x+y+z = 1), et une composition d'électrolyte telle qu'ici définie, interposée entre l'électrode négative et l'électrode positive, la composition étant de préférence choisie parmi l'une des compositions suivantes (les concentrations de LiPF6 et de LiTDI étant exprimées par rapport au volume total de la composition et la teneur en additif par rapport à la masse total combinée solvant(s) + additif ):

i. 0,99 mol/L de LiPF6 et 0,01 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
ii. 0,98 mol/L de LiPF6 et 0,02 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
iii. 0,97 mol/L de LiPF6 et 0,03 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
iv. 0,96 mol/L de LiPF6 et 0,04 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
y. 0,95 mol/L de LiPF6 et 0,05 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
vi. 0,90 mol/L de LiPF6et 0,1 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
vii. 0,80 mol/L de LiPF6et 0,2 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant; et viii. 0,7 mol/L de LiPF6 et 0,3 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant.
Selon un autre mode de réalisation, la cellule électrochimique comprend une électrode négative comprenant du graphite, une électrode positive comprenant LiFePO4 (LFP) et un mélange noir de carbone avec des fibres de carbone et/ou des nanotubes de carbone, et une composition d'électrolyte telle qu'ici définie, interposée entre l'électrode négative et l'électrode positive, la composition étant de préférence choisie parmi l'une des compositions suivantes (les concentrations de LiPF6 et de LiTDI étant exprimées par rapport au volume total de la composition et la teneur en additif par rapport à la masse total combinée solvant(s) +
additif ):
i. 0,99 mol/L de LiPF6 et 0,01 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
ii. 0,98 mol/L de LiPF6 et 0,02 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
iii. 0,97 mol/L de LiPF6 et 0,03 mol/L de LiTDI, FEC comme additif . électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
iv. 0,96 mol/L de LiPF6 et 0,04 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
y. 0,95 mol/L de LiPF6 et 0,05 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2%
massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
vi. 0,90 mol/L de LiPF6et 0,1 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant;
vii. 0,80 mol/L de LiPF6et 0,2 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant; et viii. 0,7 mol/L de LiPF6 et 0,3 mol/L de LiTDI, FEC comme additif électrolytique (en particulier à une teneur inférieure ou égale à 2% massique), mélange de EC/DEC comme solvant.

Par exemple, la cellule électrochimique telle qu'ici décrite peut avoir une rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 500 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tinf comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à Li+/Li , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à une température égale à
45 C, et à une vitesse de charge et décharge de C. En particulier, la tension Tinf peut être égale à 2,8 volts et la tension Tsup est égale à 4,2 volts, l'électrode positive comprenant de préférence LiCo02, LiMnxCoyNiz02 (avec x+y+z = 1), LiFePO4F, LiFeSOLIF, LiNiCoA102 et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la cellule électrochimique telle qu'ici décrite peut avoir une rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 60 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tinf comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à
Li+/Li , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à
une température égale à 60 C, et à une vitesse de charge et décharge de C/4, la charge étant optionnellement suivie de l'application d'une tension constante de 4.2V pendant 1h. En particulier, la tension Tinf est égale à 2,8 volts et la tension Tsup est égale à 4,2 volts, l'électrode positive étant de préférence choisie dans le groupe constitué de LiC002, LiMnxCoyNiz02 (avec x+y+z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 et de leurs mélanges. Selon un exemple, la charge est suivie de l'application d'une tension constante telle décrite.
Dans un autre exemple, la cellule électrochimique selon la présente technologie a une rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 500 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tinf comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à Li+/Li , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à une température égale à
25 C, et à une vitesse de charge et décharge de C, la charge étant optionnellement suivie de l'application d'une tension constante de 4V pendant 30 minutes, l'électrode positive comprenant de préférence du LiFePO4. En particulier, la tension Tinf peut être égale à 2 volts et la tension Tsup est égale à 4 volts.
Selon un exemple, la charge est suivie de l'application d'une tension constante telle décrite.
La cellule électrochimique selon la présente technologie peut aussi avoir une rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 200 cycles de charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tint comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à Li+/Li , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à une température égale à 40 C, et à une vitesse de charge et décharge de C, la charge étant optionnellement suivie de l'application d'une tension constante de 4V pendant minutes, l'électrode positive comprenant de préférence LiFePO4. En particulier, la tension Tinf est égale à 2 volts et la tension Tsup est égale à 4 volts. Selon un exemple, la charge est suivie de l'application d'une tension constante telle décrite.
La cellule électrochimique de la présente technologie peut avoir une rétention de capacité supérieure ou égale à 80% après au moins 100 cycles de = 15 charge/décharge par rapport au premier cycle, pour une charge comprise entre une tension Tint comprise entre 2,0 et 3,0 volts par rapport à Li+/Li , et une tension Tsup comprise entre 3,8 et 4,2 volts par rapport à Li+/Li , à une température égale à 60 C, et à une vitesse de charge et décharge de C, la charge étant optionnellement suivie de l'application d'une tension constante de 4V pendant minutes, l'électrode positive comprenant de préférence LiFePO4. En particulier, la tension Tinf est égale à 2 volts et la tension Tsup est égale à 4 volts. Selon un exemple, la charge est suivie de l'application d'une tension constante telle décrite.
La présente demande concerne également l'utilisation de la composition d'électrolyte telle qu'ici décrite pour :
- améliorer la durée de vie d'une batterie Li-ion ; et/ou - améliorer la stabilité au cyclage d'une batterie Li-ion ;
et/ou - diminuer la capacité irréversible d'une batterie Li-ion ;

_ en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C.
Un autre aspect concerne l'utilisation du 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium dans une composition d'électrolyte comprenant l'hexafluorophosphate de lithium, et au moins un additif électrolytique, pour :
- améliorer la durée de vie d'une batterie Li-ion ; et/ou - améliorer la stabilité au cyclage d'une batterie Li-ion ; et/ou - diminuer la capacité irréversible d'une batterie Li-ion ;
en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C;
la composition étant telle que :
- la concentration totale en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium et hexafluorophosphate de lithium est inférieure ou égale à 1 mol/L;
et - la concentration en 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium est inférieure ou égale à 0,3 mol/L, préférentiellement inférieure ou égale à 0,05 mol/L.
Selon un exemple, l'utilisation du 2-trifluorométhy1-4,5-dicyano-imidazolate de lithium dans une composition d'électrolyte telle qu'ici décrite et comprenant l'hexafluorophosphate de lithium et au moins un additif électrolytique, permet d'améliorer la durée de vie d'une batterie Li-ion ; et/ou d'améliorer la stabilité au cyclage d'une batterie Li-ion ; et/ou de diminuer la capacité
irréversible d'une batterie Li-ion. Cette amélioration peut se produire, en particulier dans une gamme de température supérieure ou égale à 25 C, de préférence comprise entre 25 C et 65 C, avantageusement entre 40 C et 60 C. Par exemple, la présence le LiTDI dans la composition d'électrolyte permet d'augmenter la durée de vie de la batterie (perte de 80% de la capacité initiale) par un facteur d'au moins 1.5, ou au moins 2, en comparaison d'une batterie sans LiTDI utilisée dans les mêmes conditions. Selon un autre exemple, la durée de vie de la batterie est multipliée par au moins 1.5, ou au moins 2, ou multipliée par un facteur situé dans l'intervalle de 1.5 à 8, ou de 2 à 7.
Il est entendu que les valeurs mesurable ou quantifiables, telles que concentrations, volumes, etc. mentionnées dans la présente demande doivent être interprétées en tenant compte des limites de la méthode d'analyse et de l'incertitude inhérente à l'instrument utilisé.
Tous les modes de réalisation et alternatives décrits ci-dessus peuvent être combinés les uns avec les autres. En particulier, les différents modes de réalisation et alternatives des différents éléments de la composition peuvent être combinés les uns avec les autres, ainsi que pour l'utilisation de ladite composition.
Dans le cadre du présent document, par comprise entre x et y , ou de x à
y , on entend un intervalle dans lequel les bornes x et y sont incluses. Par exemple, la gamme comprise entre 1 et 4% inclus notamment les valeurs 1 et 4%.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention et ne doivent pas être interprétées comme limitant la portée de l'invention telle que décrite.
EXEMPLES
Exemple 1 Le premier exemple réalisé consiste à dissoudre, à température ambiante, un mélange de sel contenant LiPF6 et LiTDI à une concentration totale d'1 mol/L, dans un mélange de trois carbonates : carbonate d'éthylène (EC), le carbonate de diéthyle (DEC) et le carbonate de fluoroéthylène (FEC) en proportion massiques respectives EC/DEC/FEC : 36.84%, 61.16% et 2%.
Quatre mélanges ont donc été préparés dans cet exemple dans les proportions suivantes :
- 1 mol/L de LiPF6 - 0.95 mol/L de LiPF6 et 0.05 mol/L de LiTDI
- 0.9 mol/L de LiPF6 et 0.1 mol/L de LiTDI

- 0.8 mol/L de LiPF6 et 0.2 mol/L de LiTDI
Ces mélanges ont été évalués électrochimiquement en pile-sachet lithium-ion de capacité 11.5mAh, avec NMC et graphite, respectivement matériaux de cathode et d'anode. Les bornes de cyclage de ce système sont de 2.8-4.2V. Après une formation à régime lent (C/24), à température ambiante, les mélanges ont été
évalués à 45 C avec une charge et une décharge de C. Les résultats obtenus sont présentés à la Figure 1. Si on considère la fin de vie d'une batterie, lorsque celle-ci a perdu 80% de sa capacité initiale, l'ajout de LiTDI permet de multiplier de 2.5 à 3.3 fois la durée de vie de la batterie. L'utilisation de LiTDI à une teneur de seulement 0,05 mol/L permet de réaliser plus de 600 cycles en fin de vie de batterie.
Exemple 2 Le second exemple réalisé consiste à dissoudre à température ambiante un mélange de sel contenant LiPF6 et LiTDI à une concentration totale d'1 mol/L, dans un mélange de trois carbonates : carbonate d'éthylène (EC), le carbonate de diéthyle (DEC) et le carbonate de fluoroéthylène (FEC) en proportion massiques respectives 36.84%, 61.16% et 2%.
Les quatre mélanges suivants ont été préparés :
- 1 mol/L de LiPF6 - 0.95 mol/L de LiPF6 et 0.05% mol/L de LiTDI
- 0.9 mol/L de LiPF6 et 0.1 mol/L de LiTDI
- 0.7 mol/L de de LiPF6 et 0.3 mol/L de LiTDI
Ces mélanges ont été évalués électrochimiquement en pile-sachet lithium-ion de capacité 11.5mAh, avec NMC et graphite, respectivement matériaux de cathode et d'anode. Les bornes de cyclage de ce système sont de 2.8-4.2V. Après une formation à régime lent (C/24), à température ambiante, les mélanges ont été
évalués à 60 C avec une charge de C/4 suivi de l'application d'une tension constante d'une heure à 4.2 V, puis une décharge de C/4. La Figure 2 représente les résultats obtenus. Si on considère la fin de vie d'une batterie lorsque celle-ci a ¨ =auke perdu 80% de sa capacité initiale, l'ajout de LiTDI permet de multiplier de 3 fois la durée de vie de la batterie.
Exemple 3 Un mélange de sel contenant du LiPF6 et du LiTDI est dissout, à une concentration totale d'1 mol/L, dans un mélange de trois carbonates : carbonate d'éthylène (EC), le carbonate de diéthyle (DEC) et le carbonate de fluoroéthylène (FEC) en proportion massiques respectives 36.84%, 61.16% et 2%.
Trois mélanges ont été préparés dans cet exemple dans les proportions suivantes :
- 1 mol/L de LiPF6 - 0.95 mol/L de LiPF6 et 0.05 mol/L de LiTDI
- 0.8 mol/L de LiPF6 et 0.2 mol/ L de LiTDI
Ces mélanges ont été évalués électrochimiquement en pile-sachet lithium-ion de capacité 10 mAh, avec LFP et graphite, respectivement matériaux de cathode et d'anode. Pour la cathode, le conducteur électronique utilisé est un mélange de noir de carbone avec soit des fibres ou des nanotubes de carbone. Les bornes de cyclage de ce système sont de 2-4V. Après une formation à régime lent (C/24), à
température ambiante, les mélanges ont été évalués à 25, 40 et 60 C avec une charge de C suivi de l'application d'une tension constante à 4V durant 30 min, puis une décharge de C. Les résultats obtenus sont présentés aux Figures 3, 4 et 5 respectivement (résultats montrés pour les piles comprenant 0.05 mol/L de LiTDI).
Si on considère la fin de vie d'une batterie, lorsque celle-ci a perdu 80% de sa capacité initiale, à 25 C l'ajout de LiTDI à 0.05 mol/L seulement permet de multiplier de 3.2 fois la durée de vie de la batterie avec les nanotubes de carbone comme conducteur électronique et de 2.5 fois avec les fibres de carbone.
L'amélioration de la tenue en cyclage est plus prononcée en présence des nanotubes de carbone où on multiplie la durée de vie de la batterie de 4.2 fois en ajoutant 0.2 m'on de LiTDI. A 40 et 60 C, l'ajout de 0.05 mol/L de LiTDI est suffisant pour améliorer la tenue en cyclage de quelques dizaines de cycle, que ce soit avec des conducteurs électronique VGCF ou NTC.
En résumé, l'effet du sel de lithium LiTDI sur la durée de vie de la batterie a été
=
mis en évidence dans les différentes séries de tests électrochimiques réalisées sur des piles-sachets de capacité 10 mAh ou 11.5 mAh. Les systèmes étudiés sont LFP (avec noir de carbone et NTC ou VGCF)/graphite et NMC/graphite. Les tests ont été réalisés entre 25 C et 60 C, avec ou sans application de tension constante à la fin de la charge.
Il a été montré que l'ajout de LiTDI (dès 0.05 mol/L) permet d'améliorer la durée =to de vie des batteries de manière significative. Sans vouloir être lié
par une théorie, il semble que la présence de LiTDI pourrait permettre de capter les molécules d'eau et empêcher la formation de HF qui se produit lorsque le LiPF6 réagit avec les traces d'humidité qui peuvent être contenues dans les cathodes, anodes, séparateur, solvant, emballage, etc. Contrairement à LiPF6, LiTDI ne semble donc pas affecté par la présence d'humidité et permet d'accroître la durée de vie de la batterie et cela même à faible concentration.
La série de tests réalisés met aussi en évidence la bonne résistance en cyclage abusif (application de tension constante en fin de charge) des électrolytes testés lorsqu'ils contiennent du LiTDI (dès 0.05 mol/L). Les tests réalisés à
température ambiante sur le système LFP/graphite démontrent d'autant plus la résistance au cyclage abusif (pas d'effet de la température) des électrolytes contenant du LiTDI, que ce soit avec des conducteurs électronique de type VGCF ou NTC; la durée de vie de la batterie est multipliée par 2.5 ou 3.2 fois.
Plusieurs modifications pourraient être effectuées à l'un ou l'autre des modes de réalisations décrits ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention telle qu'envisagée. Les références, brevets ou documents de littérature scientifique référés dans la présente demande sont incorporés ici par référence dans leur intégralité et à toutes fins. 9 vii. 0.80 mol / L of LiPF6 and 0.2 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as the solvent; and viii. 0.7 mol / L of LiPF6 and 0.3 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as solvent.
The electrolyte composition can be prepared by dissolution, preferably under stirring, salts in appropriate proportions of solvent (s) comprising the electrolytic additive. In the alternative, the electrolyte composition may be prepared by dissolving, preferably with stirring, salts and additive electrolytic in appropriate proportions of solvent (s).
The use of an electrolyte composition of the present application in a Li-ion battery is also considered, especially in a range of temperature greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 ° C. and 60 ° C. For example, the use is made in of the nomadic devices, for example mobile phones, cameras, tablets or laptops, in electric vehicles, or in renewable energy storage.
In another aspect, the present application therefore also relates to a cell electrochemical device comprising a negative electrode, a positive electrode, and a electrolyte composition as defined herein, interposed between the electrode negative and the positive electrode. The electrochemical cell may also include a separator, in which the electrolyte composition of the present request.
The present application also contemplates a battery comprising at least one electrochemical cell defined in this application. When the battery comprises several of these electrochemical cells, said cells can be assembled in series and / or in parallel.
õ.

-In the context of the present application, negative electrode means the electrode that acts as anode, when the battery delivers current (that is to say when in a process of discharge) and which acts as a cathode when the battery is charging process. The negative electrode typically comprises an electrochemically active material, possibly a conductive material electronic, and possibly a binder. We mean by material electrochemically active, a material capable of inserting reversible ions, without irreversibly damaging their structure. By electronically conductive material means a material capable of driving the electrons.
For example, the negative electrode of the battery can include, as material electrochemically active graphite, carbon fiber, black carbon, or a mixture thereof, the negative electrode preferably comprising graphite. The negative electrode may also include lithium, which may so be made of a metallic lithium film or an alloy comprising lithium.
An example of a negative electrode comprises a bright lithium film prepared by rolling between rolls of a lithium strip.
In the context of the present application, positive electrode means the electrode that acts as a cathode, when the battery delivers current (That is, say when it is in the process of discharge) and which acts as anode when the battery is charging process. The positive electrode typically comprises an electrochemically active material, possibly a conductive material electronic, and possibly a binder.
The positive electrode of the electrochemical cell may comprise a material electrochemically active selected from LiC002, LiFePO4 (LFP), LiMnxCoyNiz02 (NMC, with x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 and mixtures thereof.
The positive electrode material may also comprise, in addition to the material electrochemically active, an electronically conductive material such as a carbon source, including, for example, carbon black, carbon Ketjen, Shawinigan carbon, graphite, graphene, carbon nanotubes, carbon fibers (such as carbon fibers formed in the gas phase (VGCF)), non-powdery carbon obtained by carbonization of a precursor organic, or a combination of two or more thereof. Other additives can also be present in the material of the positive electrode, as of the lithium salts or inorganic particles of the ceramic or glass type, or still other compatible active materials (eg, sulfur).
The material of the positive electrode may also comprise a binder. of the examples Non-limiting binders include polymeric polyether binders linear, branched and / or crosslinked (for example, polymers based on poly (oxide ethylene) (PEO), or poly (propylene oxide) (PPO) or a mixture of two (or a co-polymer EO / P0), and possibly comprising units crosslinkable), water-soluble binders (such as SBR (rubber styrene butadiene), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), HNBR (hydrogenated NBR), CHR (epichlorohydrin rubber), ACM (acrylate rubber), or binders fluorinated polymers (such as PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE
(polytetrafluoroethylene), and combinations thereof). Some binders, like those soluble in water, may also include an additive such as CMC
(Carboxymethylcellulose).
According to one embodiment, the electrochemical cell comprises a electrode negative electrode comprising graphite, a positive electrode comprising LiMnxCoyNiz02 (NMC, with x + y + z = 1), and an electrolyte composition such as here defined, interposed between the negative electrode and the positive electrode, the composition preferably being selected from one of the following compositions (the concentrations of LiPF6 and LiTDI being expressed in relation to the volume total the composition and the additive content in relation to the total mass combined solvent (s) + additive):

i. 0.99 mol / L of LiPF6 and 0.01 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
ii. 0.98 mol / L of LiPF6 and 0.02 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
iii. 0.97 mol / L of LiPF6 and 0.03 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
iv. 0.96 mol / L of LiPF6 and 0.04 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
there. 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
vi. 0.90 mol / L of LiPF6 and 0.1 mol / L of LiTDI, FEC as electrolyte additive (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as the solvent;
vii. 0.80 mol / L of LiPF6 and 0.2 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as the solvent; and viii. 0.7 mol / L of LiPF6 and 0.3 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as solvent.
According to another embodiment, the electrochemical cell comprises a negative electrode comprising graphite, a positive electrode comprising LiFePO4 (LFP) and a black carbon mixture with carbon fibers and / or carbon nanotubes, and an electrolyte composition such as here defined, interposed between the negative electrode and the positive electrode, the composition being preferably chosen from one of the following compositions (the concentrations LiPF6 and LiTDI are expressed in relation to the total volume of the composition and the additive content with respect to the combined total mass solvent (s) +
additive):
i. 0.99 mol / L of LiPF6 and 0.01 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
ii. 0.98 mol / L of LiPF6 and 0.02 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
iii. 0.97 mol / L of LiPF6 and 0.03 mol / L of LiTDI, FEC as additive . electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
iv. 0.96 mol / L of LiPF6 and 0.04 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
there. 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolyte (in particular at a content not exceeding 2%
mass), EC / DEC mixture as solvent;
vi. 0.90 mol / L of LiPF6 and 0.1 mol / L of LiTDI, FEC as electrolyte additive (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as the solvent;
vii. 0.80 mol / L of LiPF6 and 0.2 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as the solvent; and viii. 0.7 mol / L of LiPF6 and 0.3 mol / L of LiTDI, FEC as additive electrolytic (in particular at a content less than or equal to 2% by mass), a mixture EC / DEC as solvent.

For example, the electrochemical cell as here described may have a retention capacity of 80% or more after at least 500 cycles of load / discharge compared to the first cycle, for a load between a voltage Tinf between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li + / Li, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts relative to Li + / Li, at a temperature equal to 45 C, and at a charging and discharging speed of C. In particular, the voltage tinf can be equal to 2.8 volts and Tsup voltage is equal to 4.2 volts, the positive electrode preferably comprising LiCoO2, LiMnxCoyNizO2 (with x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSOLIF, LiNiCoA102 and mixtures thereof.
According to one embodiment, the electrochemical cell as described here can have a capacity retention greater than or equal to 80% after at least 60 charge / discharge cycles compared to the first cycle, for a load between a voltage Tinf of between 2.0 and 3.0 volts relative to Li + / Li, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts with respect to Li + / Li, at a temperature equal to 60 C, and at a charging and discharging rate of C / 4, the charge being optionally followed by the application of a constant voltage of 4.2V for 1h. In particular, the voltage Tinf is equal to 2.8 volts and the voltage Tsup is equal to 4.2 volts, the positive electrode being preferably chosen in the group consisting of LiC002, LiMnxCoyNizO2 (with x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoA102 and mixtures thereof. According to one example, the load is followed by the application of a constant voltage as described.
In another example, the electrochemical cell according to the present technology has a capacity retention greater than or equal to 80% after at least 500 cycles charge / discharge compared to the first cycle, for a load included enter a voltage Tinf between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li + / Li, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts relative to Li + / Li, at a temperature equal to 25 C, and at a charging and discharging rate of C, the charge being optionally followed by the application of a constant voltage of 4V for 30 minutes, the positive electrode preferably comprising LiFePO4. In particular, Tinf voltage can be equal to 2 volts and Tsup voltage is equal to 4 volts.
According to one For example, the load is followed by the application of a constant voltage such as described.
The electrochemical cell according to the present technology may also have a capacity retention greater than or equal to 80% after at least 200 cycles of load / discharge compared to the first cycle, for a load between a voltage Tint between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li + / Li, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts relative to Li + / Li, at a temperature equal at 40 C, and at a charging and discharging speed of C, the charge being optionally followed by the application of a constant voltage of 4V

minutes, the positive electrode preferably comprising LiFePO4. In particular, the Tinf voltage is equal to 2 volts and Tsup voltage is equal to 4 volts. according to a For example, the load is followed by the application of a constant voltage such as described.
The electrochemical cell of the present technology can have a retention of capacity greater than or equal to 80% after at least 100 cycles of = 15 charge / discharge compared to the first cycle, for a load included enter a voltage Tint between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li + / Li, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts relative to Li + / Li, at a temperature equal at 60 C, and at a charging and discharging speed of C, the charge being optionally followed by the application of a constant voltage of 4V

minutes, the positive electrode preferably comprising LiFePO4. In particular, the Tinf voltage is equal to 2 volts and Tsup voltage is equal to 4 volts. according to a For example, the load is followed by the application of a constant voltage such as described.
The present application also relates to the use of the composition electrolyte as described here for:
- improve the life of a Li-ion battery; and or improve the cycling stability of a Li-ion battery;
and or - reduce the irreversible capacity of a Li-ion battery;

_ especially in a temperature range greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 C and 60 C.
Another aspect relates to the use of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyano-imidazolate of lithium in an electrolyte composition comprising hexafluorophosphate lithium, and at least one electrolyte additive, for:
- improve the life of a Li-ion battery; and or improve the cycling stability of a Li-ion battery; and or - reduce the irreversible capacity of a Li-ion battery;
especially in a temperature range greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 C and 60 C;
the composition being such that:
- the total concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate lithium and lithium hexafluorophosphate is less than or equal to 1 mol / L;
and - the concentration of lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate is less than or equal to 0.3 mol / L, preferentially less than or equal to 0.05 mol / L.
In one example, the use of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate of lithium in an electrolyte composition as here described and comprising lithium hexafluorophosphate and at least one electrolytic additive, improve the life of a Li-ion battery; and / or improve the cycling stability of a Li-ion battery; and / or decrease the capacity irreversible a Li-ion battery. This improvement can occur, in particular in temperature range greater than or equal to 25 C, preferably between 25 C and 65 C, advantageously between 40 C and 60 C. For example, the presence on LiTDI in the electrolyte composition can increase the life of the battery (80% loss of initial capacity) by a factor of at least 1.5, or to minus 2, compared to a battery without LiTDI used in the same conditions. In another example, the life of the battery is multiplied by at least 1.5, or at least 2, or multiplied by a factor within interval from 1.5 to 8, or from 2 to 7.
It is understood that measurable or quantifiable values, such as concentrations, volumes, etc. mentioned in this application must to be interpreted taking into account the limitations of the method of analysis and the uncertainty inherent in the instrument used.
All the embodiments and alternatives described above can be combined with each other. In particular, the different modes of production and alternatives of the different elements of the composition can be combined with each other, as well as for the use of said composition.
For the purposes of this document, between x and y, or from x to y, we mean an interval in which the x and y terminals are included. By example, the range between 1 and 4% includes in particular the values 1 and 4%.
The following examples illustrate the invention and should not be interpreted as limiting the scope of the invention as described.
EXAMPLES
Example 1 The first example carried out consists in dissolving, at room temperature, a salt mixture containing LiPF6 and LiTDI at a total concentration of 1 mol / L, in a mixture of three carbonates: ethylene carbonate (EC), carbonate of diethyl (DEC) and fluorinated ethylene carbonate (FEC) in mass proportions respectively EC / DEC / FEC: 36.84%, 61.16% and 2%.
Four mixtures were thus prepared in this example in the proportions following:
- 1 mol / L of LiPF6 - 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI
- 0.9 mol / L of LiPF6 and 0.1 mol / L of LiTDI

- 0.8 mol / L of LiPF6 and 0.2 mol / L of LiTDI
These mixtures have been electrochemically evaluated in a lithium-ion 11.5mAh capacity, with NMC and graphite, respectively cathode materials and anode. The cycling terminals of this system are 2.8-4.2V. After one slow-acting (C / 24) formation, at room temperature the mixtures were evaluated at 45 C with a charge and a discharge of C. The results obtained are presented in Figure 1. If we consider the end of a battery's life, when that-it lost 80% of its initial capacity, the addition of LiTDI makes it possible to multiply 2.5 at 3.3 times the life of the battery. Use of LiTDI at a level of only 0.05 mol / L makes it possible to carry out more than 600 cycles at the end of drums.
Example 2 The second example carried out consists in dissolving at room temperature a salt mixture containing LiPF6 and LiTDI at a total concentration of 1 mol / L, in a mixture of three carbonates: ethylene carbonate (EC), carbonate of diethyl (DEC) and fluorinated ethylene carbonate (FEC) in mass proportions respectively 36.84%, 61.16% and 2%.
The following four mixtures were prepared:
- 1 mol / L of LiPF6 - 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05% mol / L of LiTDI
- 0.9 mol / L of LiPF6 and 0.1 mol / L of LiTDI
- 0.7 mol / L of LiPF6 and 0.3 mol / L of LiTDI
These mixtures have been electrochemically evaluated in a lithium-ion 11.5mAh capacity, with NMC and graphite, respectively cathode materials and anode. The cycling terminals of this system are 2.8-4.2V. After one slow-acting (C / 24) formation, at room temperature the mixtures were evaluated at 60 C with a load of C / 4 followed by the application of a voltage constant one hour at 4.2 V, then a discharge of C / 4. Figure 2 represent The obtained results. If we consider the end of life of a battery when this one has ¨ = auke lost 80% of its initial capacity, the addition of LiTDI allows to multiply by 3 time life of the battery.
Example 3 A salt mixture containing LiPF6 and LiTDI is dissolved at a concentration total of 1 mol / L, in a mixture of three carbonates: ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and fluoroethylene carbonate (FEC) in respective mass proportions 36.84%, 61.16% and 2%.
Three mixtures have been prepared in this example in the proportions following:
- 1 mol / L of LiPF6 - 0.95 mol / L of LiPF6 and 0.05 mol / L of LiTDI
- 0.8 mol / L of LiPF6 and 0.2 mol / L of LiTDI
These mixtures have been electrochemically evaluated in a lithium-ion capacity 10 mAh, with LFP and graphite, respectively cathode materials and anode. For the cathode, the electronic conductor used is a mixture of black of carbon with either carbon fibers or nanotubes. The terminals of Cycling this system are 2-4V. After slow training (C / 24), at at room temperature, the mixtures were evaluated at 25, 40 and 60 C with a charge of C followed by the application of a constant voltage at 4V for 30 min, then a discharge of C. The results obtained are shown in Figures 3, 4 and 5 respectively (results shown for batteries containing 0.05 mol / L of LiTDI).
If we consider the end of life of a battery, when it has lost 80% of her initial capacity, at 25 C the addition of LiTDI at 0.05 mol / L
multiply the life of the battery by 3.2 times with the nanotubes of carbon as an electronic driver and 2.5 times with carbon fibers.
The improvement of cycling behavior is more pronounced in the presence of carbon nanotubes where we extend the life of the battery 4.2 times in adding 0.2 meon of LiTDI. At 40 and 60 C, the addition of 0.05 mol / L of LiTDI is sufficient to improve the cycling behavior of a few tens of cycles, than it is with VGCF or NTC electronic conductors.
In summary, the effect of LiTDI lithium salt on battery life has been =
highlighted in the different series of electrochemical tests conducted on 10mAh or 11.5mAh battery-packs. The studied systems are LFP (with carbon black and NTC or VGCF) / graphite and NMC / graphite. The tests were carried out between 25 C and 60 C, with or without application of tension constant at the end of the charge.
It has been shown that the addition of LiTDI (from 0.05 mol / L) improves the duration = to battery life significantly. Without wishing to be bound by a theory, it seems that the presence of LiTDI could capture the molecules water and prevent the formation of HF that occurs when LiPF6 reacts with traces of moisture that may be contained in the cathodes, anodes, separator, solvent, packaging, etc. Unlike LiPF6, LiTDI does not seem therefore not affected by the presence of moisture and increases the service life of the battery and that even at low concentration.
The series of tests carried out also highlights the good resistance in cycling abusive (application of constant voltage at the end of charge) electrolytes tested when they contain LiTDI (from 0.05 mol / L). The tests carried out temperature ambient temperature on the LFP / graphite system further demonstrate the resistance to excessive cycling (no effect of temperature) electrolytes containing LiTDI, whether with VGCF or NTC electronic conductors; the duration of Battery life is multiplied by 2.5 or 3.2 times.
Several modifications could be made to one or other of the modes of embodiments described above without departing from the scope of the present invention such envisaged. References, patents or scientific literature referred to in this application are hereby incorporated by reference into their all and for all purposes.

Claims

An electrolyte composition comprising lithium hexafluorophosphate, the 2-lithium trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate, at least one solvent, and minus an electrolytic additive, said composition comprising:
- a total concentration of lithium hexafluorophosphate and 2-lithium trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate less than or equal to 1 mol / L relative to the total volume of the composition, and a concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate less than or equal to 0.3 mol / L in relation to the total volume of the composition.

2. Composition according to claim 1, wherein the content of 2-Lithium trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate is less than or equal to 0.2 mol / L, in particular less than or equal to 0.1 mol / L, preferably less than or equal to 0.08 mol / L, preferably less than or equal to 0.05 mol / L, relative to the total volume of the composition.

3. Composition according to claim 1 or 2, wherein the solvent is selected in the group consisting of ethers, carbonic acid esters, cyclic carbonate esters, aliphatic carboxylic acid esters, aromatic carboxylic acid esters, acid esters phosphoric acid, sulfite esters, nitriles, amides, alcohols, sulfoxides, sulfolane, nitromethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,3-dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro-2 (1H) -pyrimidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, and mixtures thereof.

The composition of claim 3, wherein the solvent is chosen in the group consisting of dimethyl carbonate, ethyl carbonate methyl, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, carbonate methyl phenyl, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl acetate, butyl acetate, and mixtures thereof.

The composition of claim 4, wherein the solvent is chosen in the group consisting of ethylene carbonate, diethyl carbonate, and their mixtures.

6. Composition according to any one of claims 1 to 5, in which the electrolytic additive is selected from the group consisting of fluoroethylene, vinylene carbonate, 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, carbonate ethyl allyl, vinyl acetate, divinyl adipate, acrylonitrile, 2-vinylpyridine, maleic anhydride, methyl cinnamate, phosphonates, silane compounds containing vinyl, 2-cyanofuran and mixtures thereof, the electrolyte additive being preferably fluoroethylene carbonate.

7. Composition according to any one of Claims 1 to 6, which the content of electrolytic additive is between 0.1% and 9%, preferably between 0.5% and 4% by weight relative to the combined total mass solvent (s) + additive.

8. Composition according to any one of claims 1 to 7, in which the concentration of lithium hexafluorophosphate is greater than or equal to at 0.80 mol / L and less than 1 mol / L, preferably between 0.80 and less than 1 mol / L, in particular between 0.90 and 0.99 mol / L, and for example between 0.95 mol / L and 0.99 mol / L, relative to the total volume of the composition.

9. Composition according to any one of Claims 1 to 8, in which the concentration of lithium hexafluorophosphate is 0.95 mol / L, and the concentration of lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate is 0.05 mol / L, relative to the total volume of the composition.

10. Use of a composition according to any one of the claims 1 to 9, in a Li-ion battery, especially in a temperature range greater than or equal to 25 ° C, preferably between 25.degrees.
65.degrés.C, advantageously between 40.degree. C. and 60.degree.

11. Use according to claim 10, in nomadic devices, by mobile phones, cameras, tablets or laptops, in electric vehicles, or in storage renewable energy.

12. Use of a composition according to any one of claims 1 at 9, for:
- improve the life of a Li-ion battery; and or improve the cycling stability of a Li-ion battery; and or - reduce the irreversible capacity of a Li-ion battery;
especially in a temperature range greater than or equal to 25.degrés.C, preferably between 25.degrees.C and 65.degree.c., advantageously between 40.degree.C and 60.degrés.C.

13. Electrochemical cell having a negative electrode, an electrode positive, and an electrolyte composition as defined according to one any of claims 1 to 9, interposed between the negative electrode and the positive electrode.

An electrochemical cell according to claim 13, wherein electrode negative includes graphite, carbon fibers, carbon black, lithium, or mixtures thereof, the negative electrode preferably comprising graphite.

Electrochemical cell according to claim 13 or wherein the positive electrode comprises LiCoO2, LiFePO4, LiMnxCoyNizO2 (where x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoAIO2 or mixtures thereof, the positive electrode preferably comprising LiFePO4 or LiMnxCoyNizO2 (where x + y + z = 1).

An electrochemical cell according to any one of claims 13 to 15, having a capacity retention greater than or equal to 80% after at least 500 cycles of charge / discharge compared to the first cycle, for a charge between a voltage Tinf of between 2.0 and 3.0 volts per Li + / Li0, and a Tsup voltage of between 3.8 and 4.2 volts per square meter.
report at Li + / Li0, at a temperature equal to 25.degree.C, and at a load speed and discharge of C.

The electrochemical cell of claim 16, wherein the voltage Tinf is equal to 2.8 volts and Tsup voltage is equal to 4.2 volts, electrode positive, preferably comprising LiCoO2, LiMnxCoyNizO2 (with x + y + z = 1), LiFePO4F, LiFeSO4F, LiNiCoAIO2 or mixtures thereof.

The electrochemical cell of claim 16 having a retention of capacity greater than or equal to 80% after at least 500 cycles of load / discharge compared to the first cycle, for a load included between a voltage Tinf of between 2.0 and 3.0 volts with respect to Li + / Li0, and a voltage Tsup between 3.8 and 4.2 volts with respect to Li + / Li0, at a voltage of temperature equal to 25.degree.C, and at a charging and discharging speed of C, the charge being optionally followed by the application of a constant voltage of 4V for 30 minutes, the positive electrode preferably comprising LiFePO4.

The electrochemical cell of claim 18, wherein the voltage Tinf is equal to 2 volts and the voltage Tsup is equal to 4 volts.

Electrochemical cell according to claim 18 or 19, the load being followed by the application of a constant voltage of 4V for 30 minutes.

Electrochemical cell according to claim 18 or 19, the load not being not followed by the application of a constant voltage of 4V for 30 minutes and the capacity retention being greater than or equal to 80% after at least 800 cycles.

22. Battery comprising at least one electrochemical cell according to one any of claims 13 to 21.

23. Use of lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate in a electrolyte composition comprising lithium hexafluorophosphate and at less an electrolytic additive, for:
- improve the life of a Li-ion battery; and or improve the cycling stability of a Li-ion battery; and or - reduce the irreversible capacity of a Li-ion battery;
especially in a temperature range greater than or equal to 25.degrés.C, preferably between 25.degrees.C and 65.degree.c., advantageously between 40.degree.C and 60.degrés.C;
the composition being such that:
- the total concentration of 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate Lithium and lithium hexafluorophosphate is less than or equal to 1 mol / L relative to the total volume of the composition; and - the concentration of lithium 2-trifluoromethyl-4,5-dicyanoimidazolate is less than or equal to 0.3 mol / L, preferentially less than or equal to at 0.05 mol / L, relative to the total volume of the composition.