FR3139950A1 - A solid state battery and a method of manufacturing the battery - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une méthode pour fabriquer une batterie sans électrolyte liquide et/ou une batterie à l'état solide, la méthode comportant la mise à disposition d'un mélange cathodique de composants comportant un matériau actif de cathode et un agent réactif, ledit mélange de composants fournissant de préférence au moins les constituants d'une cathode, et ledit mélange de composants comportant au moins un matériau conducteur; la mise à disposition d'une anode et l'induction de la formation in situ d'une couche de passivation fonctionnant comme séparateur entre l'anode et la cathode. L'invention concerne également une batterie et un ensemble pour fabriquer une batterie.The invention relates to a method for manufacturing a battery without liquid electrolyte and/or a solid state battery, the method comprising providing a cathode mixture of components comprising a cathode active material and a reactive agent, said mixture of components preferably providing at least the constituents of a cathode, and said mixture of components comprising at least one conductive material; the provision of an anode and the induction of the in situ formation of a passivation layer functioning as a separator between the anode and the cathode. The invention also relates to a battery and an assembly for manufacturing a battery.
Description
La présente invention concerne une nouvelle méthode pour préparer une batterie, la batterie obtenue par la méthode ainsi qu'une batterie sans électrolyte liquide et/ou une batterie à l'état solide.The present invention relates to a new method for preparing a battery, the battery obtained by the method as well as a battery without liquid electrolyte and/or a solid state battery.
Etat de la technique et problèmes à l'origine de l'inventionState of the art and problems at the origin of the invention
En plusieurs aspects, l'énergie électrique représente la forme d'énergie la plus intéressante car elle peut être convertie en d'autres formes d'énergie de manière relativement facile.In many respects, electrical energy represents the most attractive form of energy because it can be converted into other forms of energy relatively easily.
Pour plusieurs raisons, la production de l'énergie électrique ne coïncide dans la plupart des cas pas avec les besoins d'énergie actuels. En effet, la consommation de l'énergie électrique est soumise aux habitudes quotidiennes et au rythme circadien des consommateurs et varie également en fonction des saisons. Ensuite, dans des applications électriques mobiles, telles que les véhicules électriques, il est nécessaire de disposer de l'énergie électrique stockée. Enfin, de plus en plus d'appareils sont alimentés par des batteries. Pour ces raisons, entre autres, les batteries attirent de plus en plus d'intérêt.For several reasons, the production of electrical energy in most cases does not coincide with current energy needs. Indeed, the consumption of electrical energy is subject to the daily habits and circadian rhythm of consumers and also varies according to the seasons. Then, in mobile electrical applications, such as electric vehicles, it is necessary to have stored electrical energy. Finally, more and more devices are powered by batteries. For these and other reasons, batteries are attracting more and more interest.
Les batteries sont des dispositifs contenant des composants susceptibles de générer l'énergie électrique moyennant des réactions électrochimiques qui ont lieu dans la batterie, par exemple, lorsque celle-ci est connecté à un circuit électrique externe. De manière plus général, les batteries sont des dispositifs permettant de stocker l'énergie électrique.Batteries are devices containing components capable of generating electrical energy through electrochemical reactions which take place in the battery, for example, when it is connected to an external electrical circuit. More generally, batteries are devices for storing electrical energy.
Les batteries au lithium sont largement disponibles dans le commerce. Elles peuvent être composées d'une anode, d'un électrolyte, d'un séparateur, d'une cathode, de deux collecteurs de courant métalliques et d'un emballage métallique. L'anode est généralement faite de polymère PVDF chargé de poudre de graphite. La cathode est généralement faite de polymère PVDF chargé d'oxyde métallique, tel que l'oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt ou l'oxyde lithium-fer-phosphate et du carbone SP. Les séparateurs sont généralement constitués d'un film polymère plastique mince et poreux les électrolytes sont généralement constitués d'électrolyte non aqueux avec un sel de lithium dissous. Les collecteurs de courant sont généralement faits de feuille d'aluminium et de feuille de cuivre. Les emballages ou protections métalliques dans lesquels tous les éléments cités juste avant sont emballés est généralement faits d'aluminium ou inox. Les défis actuels des batteries au lithium sont la durée de vie, la capacité d'énergie, la sécurité, et la réduction des frais de fabrication. Dans le cadre de la présente invention, un autre objectif est de limiter les déchets toxiques et de réduire l'impact écologique en général, par exemple l'émission de CO2et l'utilisation des matières premières.Lithium batteries are widely available commercially. They can be composed of an anode, an electrolyte, a separator, a cathode, two metal current collectors and a metal packaging. The anode is generally made of PVDF polymer loaded with graphite powder. The cathode is usually made of PVDF polymer loaded with metal oxide, such as lithium-nickel-manganese-cobalt oxide or lithium-iron-phosphate oxide and SP carbon. Separators are usually made of a thin, porous plastic polymer film. Electrolytes are usually made of non-aqueous electrolyte with a dissolved lithium salt. Current collectors are usually made of aluminum foil and copper foil. The packaging or metal protections in which all the elements mentioned above are packaged are generally made of aluminum or stainless steel. The current challenges of lithium batteries are lifespan, energy capacity, safety, and reduction of manufacturing costs. In the context of the present invention, another objective is to limit toxic waste and reduce the ecological impact in general, for example the emission of CO 2 and the use of raw materials.
Une nouvelle classe de batteries au lithium a été étudiée au cours des dernières décennies pour une application commerciale visant à remplacer l'électrolyte non-aqueux des batteries au lithium. Ce sont des batteries à l'état solide qui utilisent un électrolyte solide au lieu d'un électrolyte liquide non-aqueux. La batterie tout solide a l'avantage d'être plus sûre que l'électrolyte liquide utilisé dans la batterie au lithium, ce qui empêche la batterie de prendre feu. Par conséquent, il n'est pas nécessaire d'avoir des composants pour la sécurité. De plus, cette approche permet l'utilisation d'une anode en lithium métal, permettant d'atteindre une capacité plus élevée. Enfin, elle permet d'avoir une densité d'énergie gravimétrique et spécifique plus élevée. Cependant, il est toujours nécessaire de simplifier l'intégration pour la fabrication, d'augmenter leur cycle de vie et de réduire le coût des batteries tout solide à grande échelle.A new class of lithium batteries has been investigated over the past decades for commercial application to replace the non-aqueous electrolyte of lithium batteries. These are solid-state batteries that use a solid electrolyte instead of a non-aqueous liquid electrolyte. The all-solid-state battery has the advantage of being safer than the liquid electrolyte used in the lithium battery, which prevents the battery from catching fire. Therefore, there is no need for components for security. Additionally, this approach allows the use of a lithium metal anode, allowing higher capacity to be achieved. Finally, it allows for a higher gravimetric and specific energy density. However, there is still a need to simplify the integration for manufacturing, increase their life cycle and reduce the cost of all-solid-state batteries on a large scale.
Le document US 3,937,635 divulgue une batterie comportant une anode en lithium et une cathode comportant une source d'iode. Un séparateur est placé entre l'anode et la cathode, et un électrolyte en lithium iode se forme de manière spontanée à la surface de l'anode lors de l'assemblage. Toutefois, cette batterie nécessite un nombre relativement élevé de pièces et de couches différentes.Document US 3,937,635 discloses a battery comprising a lithium anode and a cathode comprising an iodine source. A separator is placed between the anode and the cathode, and a lithium iodine electrolyte forms spontaneously on the surface of the anode during assembly. However, this battery requires a relatively high number of different parts and layers.
WO 2017/023884 A1 divulgue une batterie comportant une cathode en iode élémentaire, une anode comportant du lithium ou de l'argent métallique, et de l'iodure entre l'anode et la cathode servant comme séparateur et électrolyte. La formation de l'iodure d'argent à la surface de l'argent métallique a été observé. L'ensemble de la batterie peut se constituer, y compris la cathode en iode, à partir d'un mélange de l'iodure d'argent et de l'iodure de lithium en présence d'un potentiel extérieur appliqué sur des collecteurs de courant.WO 2017/023884 A1 discloses a battery comprising a cathode made of elemental iodine, an anode comprising lithium or metallic silver, and iodide between the anode and the cathode serving as a separator and electrolyte. The formation of silver iodide on the surface of metallic silver was observed. The entire battery can be formed, including the iodine cathode, from a mixture of silver iodide and lithium iodide in the presence of an external potential applied to current collectors .
Un objectif de l'invention est de réaliser une batterie primaire ou secondaire de manière simple, à un coût avantageux, et de préférence une batterie sans électrolyte liquide. Une telle batterie permettrait d'éviter les inconvénients des batteries à électrolyte liquide.An objective of the invention is to produce a primary or secondary battery in a simple manner, at an advantageous cost, and preferably a battery without liquid electrolyte. Such a battery would avoid the disadvantages of liquid electrolyte batteries.
Il est un autre objectif de l'invention de réaliser une batterie à base de matériaux non-toxiques, par exemple une batterie compostable.It is another objective of the invention to produce a battery based on non-toxic materials, for example a compostable battery.
Un autre objectif de l'invention est la mise en œuvre d'une plateforme et/ou d'une approche généralisée qui peut être appliquée avec différent types d'espèces redox et/ou de cation métalliques, par exemple.Another objective of the invention is the implementation of a platform and/or a generalized approach which can be applied with different types of redox species and/or metal cation, for example.
Un objectif de l'invention est de mettre en œuvre une batterie dans laquelle l'utilisation d'un collecteur de courant n'est pas obligatoire dans tous les cas, selon le métal et/ou cation utilisé.An objective of the invention is to implement a battery in which the use of a current collector is not obligatory in all cases, depending on the metal and/or cation used.
Par un aspect, la présente invention concerne une méthode pour fabriquer une batterie sans électrolyte liquide et/ou une batterie à l'état solide, la méthode comportant :
- la mise à disposition d'un mélange cathodique de composants comportant un matériau actif de cathode et un agent réactif, ledit mélange de composants fournissant de préférence au moins les constituants d'une cathode, et ledit mélange de composants comportant au moins un matériau conducteur;
- la mise à disposition d'une anode;
- l'induction de la formationin situd'une couche de passivation fonctionnant comme séparateur entre l'anode et la cathode.
- providing a cathode mixture of components comprising a cathode active material and a reactive agent, said mixture of components preferably providing at least the constituents of a cathode, and said mixture of components comprising at least one conductive material;
- the provision of an anode;
- the induction of the in situ formation of a passivation layer functioning as a separator between the anode and the cathode.
Par un aspect, la présente invention concerne une batterie qui peut être obtenue par la méthode selon l'invention.In one aspect, the present invention relates to a battery which can be obtained by the method according to the invention.
Par un aspect, la présente invention concerne une batterie sans électrolyte liquide et/ou une batterie à l'état solide comportant une cathode, une anode, un séparateur du type interface solide-électrolyte (SEI).In one aspect, the present invention relates to a battery without liquid electrolyte and/or a solid state battery comprising a cathode, an anode, a separator of the solid-electrolyte interface (SEI) type.
Par un aspect, la présente invention concerne un ensemble pour l'assemblage d'une batterie, l'ensemble comportant une anode et un mélange cathodique de composants comportant un matériau actif de cathode et un agent réactif, ledit mélange de composants fournissant de préférence au moins les constituants d'une cathode, et ledit mélange de composants comportant au moins un matériau conducteur, caractérisé en ce qu'un cation choisi parmi les cations de magnésium, fer, zinc, aluminium, nickel, lithium, sodium, potassium, calcium, manganèse, d'indium, vanadium, zirconium, lanthane, bore, silicium, cobalt, étain, titane, hydrogène est présent dans la mélange de composants, de préférence dans ledit agent réactif, ledit ensemble permettant la préparation d'une batterie suite à la mise en contact de l'anode avec une cathode formée à partir dudit mélange cathodique de composants.In one aspect, the present invention relates to an assembly for assembling a battery, the assembly comprising an anode and a cathode mixture of components comprising an active cathode material and a reactive agent, said mixture of components preferably providing the minus the constituents of a cathode, and said mixture of components comprising at least one conductive material, characterized in that a cation chosen from the cations of magnesium, iron, zinc, aluminum, nickel, lithium, sodium, potassium, calcium, manganese, indium, vanadium, zirconium, lanthanum, boron, silicon, cobalt, tin, titanium, hydrogen is present in the mixture of components, preferably in said reactive agent, said assembly allowing the preparation of a battery following the bringing into contact of the anode with a cathode formed from said cathode mixture of components.
D'autres aspects et des modes de réalisation préférés de l'invention sont définis dans les revendications dépendantes et dans la description ci-après.Other aspects and preferred embodiments of the invention are defined in the dependent claims and in the description below.
Les caractéristiques et les avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture d'une description nullement limitative de trois formes d'exécution préférentielles. Cette description est donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux figures schématiques dans lesquelles :The characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading a non-limiting description of three preferred embodiments. This description is given solely by way of example, and made with reference to the schematic figures in which:
La
La
La
La
Description détaillée des modes de réalisations préférésDetailed description of the preferred embodiments
La présente invention concerne une méthode pour fabriquer une batterie, ainsi qu'une batterie qui peut être obtenue, par exemple, par la méthode. La méthode concerne également un cadre et/ou un ensemble permettant de manière générale de préparer une batterie selon un modèle généralisable et sur la base d'un grand choix de constituants.The present invention relates to a method for manufacturing a battery, as well as to a battery which can be obtained, for example, by the method. The method also relates to a framework and/or an assembly generally making it possible to prepare a battery according to a generalizable model and on the basis of a large choice of constituents.
La méthode comporte la mise à disposition d'une anode. Dans un mode de réalisation, l'anode comporte l'un ou plusieurs choisis parmi un métal dans sa forme métallique, le graphite, le carbone dure (hard carbon), le charbon actif, un alliage métallique, un oxyde métallique, et une combinaison de plusieurs des matériaux précités.The method involves the provision of an anode. In one embodiment, the anode comprises one or more chosen from a metal in its metallic form, graphite, hard carbon, activated carbon, a metal alloy, a metal oxide, and a combination of several of the aforementioned materials.
Dans un mode de réalisation préféré, l'anode comporte un matériau choisi parmi un métal dans sa forme métallique, le graphite ou le carbone dure, de préférence le métal dans sa forme métallique. Comme sera décrit plus loin ci-après, l'anode est de préférence susceptible de contribuer ou d'assister à la formationin situd'une couche de passivation qui servira comme séparateur entre l'anode et la cathode. Les métaux dans leurs formes métalliques sont considérés comme étant réactif. Dans une batterie lithium-ion il sera possible d'utiliser du graphite, par exemple, du graphite lithié. Dans une batterie aux ions de sodium il serait possible d'utiliser le carbone dur comme composant de l'anode, par exemple du carbone dur sodié.In a preferred embodiment, the anode comprises a material chosen from a metal in its metallic form, graphite or hard carbon, preferably metal in its metallic form. As will be described further below, the anode is preferably capable of contributing to or assisting in the in situ formation of a passivation layer which will serve as a separator between the anode and the cathode. Metals in their metallic forms are considered reactive. In a lithium-ion battery it will be possible to use graphite, for example, lithiated graphite. In a sodium ion battery it would be possible to use hard carbon as a component of the anode, for example sodiated hard carbon.
Dans un mode de réalisation, l'anode est une plaque et/ou plaquette métallique. Dans un mode de réalisation, l'anode est un fil et/ou une bande métallique.In one embodiment, the anode is a metal plate and/or wafer. In one embodiment, the anode is a metal wire and/or strip.
Dans le cadre du présent descriptif, l'expressionin situse réfère à une génération de l'élément concerné, généralement le séparateur et/ou la SEI, lorsque les éléments principaux, comme l'anode et la cathode, ont été assemblés et/ou mis ensemble, par exemple dans une configuration qui correspond à celle de la batterie finale. Il est aussi possible de considérer l'élément forméin situcomme électrolyte solide.In the context of this description, the expression in situ refers to a generation of the element concerned, generally the separator and/or the SEI, when the main elements, such as the anode and the cathode, have been assembled and/or or put together, for example in a configuration that matches that of the final battery. It is also possible to consider the element formed in situ as a solid electrolyte.
La méthode comporte de préférence la mise à disposition d'une cathode. Dans un mode de réalisation préféré, la cathode est fabriquée à partir d'un mélange de composants comportant tous les éléments en dehors de l'anode nécessaire à la formation de l'ensemble fonctionnel anode-séparateur-cathode.The method preferably includes the provision of a cathode. In a preferred embodiment, the cathode is manufactured from a mixture of components comprising all the elements apart from the anode necessary for the formation of the anode-separator-cathode functional assembly.
Dans un mode de réalisation, la méthode de l'invention comporte la mise à disposition d'un mélange de composants comportant un matériau actif de cathode et un agent réactif. De préférence, ledit mélange de composants comporte au moins un matériau conducteur.In one embodiment, the method of the invention comprises providing a mixture of components comprising an active cathode material and a reactive agent. Preferably, said mixture of components comprises at least one conductive material.
Le matériau actif de la cathode est un composant qui participe à la réaction redox où les espèces ioniques sont réduites ce qui permet d'obtenir un potentiel et ainsi un courant électrique pour alimenter un appareil. Le matériau actif peut intercaler des ions hydrogène et/ou des ions métalliques et/ou anions ou adsorber des ions hydrogène et/ou des ions métalliques et/ou des anions ou effectuer une réaction conversion de ce même matériau.The active material of the cathode is a component which participates in the redox reaction where the ionic species are reduced which makes it possible to obtain a potential and thus an electric current to power a device. The active material can intercalate hydrogen ions and/or metal ions and/or anions or adsorb hydrogen ions and/or metal ions and/or anions or carry out a conversion reaction of this same material.
Le matériau actif de la cathode peut comporter un ou plusieurs des éléments chimique suivants : lithium, sodium, potassium, magnésium, calcium, manganèse, zinc, fer, aluminium, cuivre, nickel, vanadium, chrome, titane, zirconium, molybdène, plomb, sélénium, lanthane, strontium, scandium, yttrium, cobalt, baryum, niobium, ruthénium, phosphore, palladium, platine, or, argent, cadmium, tantale, bore, carbone, azote, oxygène, fluor, chlore, iode, gallium, germanium, arsenic, indium, étain, antimoine, iridium, bismuth, hydrogène, soufre, silicium ou des alliages de ceux-ci.The active material of the cathode may comprise one or more of the following chemical elements: lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, manganese, zinc, iron, aluminum, copper, nickel, vanadium, chromium, titanium, zirconium, molybdenum, lead, selenium, lanthanum, strontium, scandium, yttrium, cobalt, barium, niobium, ruthenium, phosphorus, palladium, platinum, gold, silver, cadmium, tantalum, boron, carbon, nitrogen, oxygen, fluorine, chlorine, iodine, gallium, germanium, arsenic, indium, tin, antimony, iridium, bismuth, hydrogen, sulfur, silicon or alloys thereof.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif de la cathode peut être un matériau actif à base de carbone comme : le charbon actif, le charbon poreux conducteur, le graphite, le graphène, l'oxyde de graphène et le carbone dur.In one embodiment, the active material of the cathode may be a carbon-based active material such as: activated carbon, conductive porous carbon, graphite, graphene, graphene oxide and hard carbon.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif de la cathode peut être un matériau poreux comme : un métal organique framework (MOF) ou argile ou polymère organique ou polymère métallo-organique poreux conducteur ou non conducteur.In one embodiment, the active material of the cathode may be a porous material such as: a metal organic framework (MOF) or clay or organic polymer or porous conductive or non-conductive metal-organic polymer.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif de la cathode peut être un matériau actif d'intercalation et/ ou de réaction de conversion tel que ceux utilisé dans les batteries ordinaires au lithium, sodium, magnésium, zinc, aluminium comme le dioxyde de manganèse, l'oxyde de lithium-fer-phosphate (LFP), l'oxyde de nickel-manganèse-cobalt (NMC), l'oxyde de nickel-cobalt-aluminium (NCA), l'oxyde de vanadium (V2O5), l'oxyde de titane (TiO2), le bleu de Prusse, le sodium-vanadium-phosphate-fluore (NVPF), le dichromate de sodium, le bismuthate de sodium, le dioxyde de plomb ou l'oxygène ou l'azote ou le dioxyde de carbone.In one embodiment, the active material of the cathode may be an active intercalation and/or conversion reaction material such as those used in ordinary lithium, sodium, magnesium, zinc, aluminum batteries such as manganese dioxide. , lithium iron phosphate (LFP), nickel manganese cobalt oxide (NMC), nickel cobalt aluminum oxide (NCA), vanadium oxide (V2O5), titanium oxide (TiO2), Prussian blue, sodium vanadium phosphate fluorine (NVPF), sodium dichromate, sodium bismuthate, lead dioxide or oxygen or nitrogen or dioxide of carbon.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif de la cathode peut être un matériau à base de soufre comme : le soufre, le sulfure de fer, le sulfure de molybdène, le sulfure de manganèse, le sulfure de titane, le sulfure de nickel, le sulfure de zinc ou le polymère riche en soufre ou tout sulfure métallique du matériau élémentaire cité ci-dessus dans la section.In one embodiment, the active material of the cathode can be a sulfur-based material such as: sulfur, iron sulfide, molybdenum sulfide, manganese sulfide, titanium sulfide, nickel sulfide, zinc sulfide or sulfur-rich polymer or any metal sulfide of the elemental material cited above in the section.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif de la cathode peut être une matière organique comme l'acide et/ou le sel métallique du composé suivant : benzoquinone; ascorbate ; Rhodizonate ; 2,5-dihydroxytéréphtaliques; 4-hydroxyisophtaliques 5-Ethynyl-1,3-benzènedicarboxyl; 5-Cyano-1,3 ; benzénédicamyliques ; phtalique Anhydride tétrachlorophtalique; tétrafluorotéphtalique Phtalate de diisodécyle; 4-hydroxyisophtaliques 2,5-Dihydroxytéréphtalique; 3-Fluorophtalique ; téréphtalique ; 2-Bromoterephtalic ; 2-hydroxytéréphtaliques Phtalate de monoéthyle ; salicylique phtalate de mono-cyclohexyle ; tétrafluorophtalique Phtalate de diisopropyle ; Phtalate de dihexyle ; Phtalate de ditridecyle ; Phtalate de diéthyle ; Phtalate de dibutyle ; de diméthyle téréphtalate ; d'isophtalate de diméthyle 4-aminophtaliques ; isophtalique ; de phtalate de diméthyle 2-nitrotéréphtaliques ; trimésiques Tetracyanoquino.In one embodiment, the active material of the cathode may be an organic material such as the acid and/or the metal salt of the following compound: benzoquinone; ascorbate; Rhodizonate; 2,5-dihydroxyterephthalic acids; 4-hydroxyisophthalic 5-Ethynyl-1,3-benzenedicarboxyl; 5-Cyano-1,3; benzenedicamyl; phthalic Tetrachlorophthalic anhydride; tetrafluorotephthalic Diisodecyl phthalate; 4-hydroxyisophthalic 2,5-Dihydroxyterephthalic; 3-Fluorophthalic; terephthalic; 2-Bromoterephthalic; 2-hydroxyterephthalates Monoethyl phthalate; salicylic mono-cyclohexyl phthalate; tetrafluorophthalic Diisopropyl phthalate; Dihexyl phthalate; Ditridecyl phthalate; Diethyl phthalate; Dibutyl phthalate; dimethyl terephthalate; 4-aminophthalic dimethyl isophthalate; isophthalic; dimethyl 2-nitrorephthalate phthalate; Tetracyanoquino trimesics.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif de la cathode peut être un carbone conducteur électrique comme : carbone super P ou graphite ou graphène ou oxyde de graphène ou carbone MCMB ou du charbon organique.In one embodiment, the active material of the cathode may be an electrically conductive carbon such as: super P carbon or graphite or graphene or graphene oxide or MCMB carbon or organic carbon.
Dans un mode de réalisation préféré, le matériau actif de la cathode comporte un matériau choisi parmi le charbon végétal, le graphite, le noir de carbone, le dioxyde de manganèse, l’oxyde de lithium-fer-phosphate (LFP), l'oxyde de nickel-manganèse-cobalt (NMC), l'oxyde de nickel-cobalt-aluminium (NCA), l'oxyde de vanadium (V2O5), l'oxyde de titane (TiO2), le bleu de Prusse, le sodium-vanadium-phosphate-fluore (NVPF), le spinnel Mn2O4, le soufre, le benzoquinone, le rhizonate.In a preferred embodiment, the active material of the cathode comprises a material chosen from vegetable charcoal, graphite, carbon black, manganese dioxide, lithium-iron-phosphate (LFP) oxide, nickel-manganese-cobalt oxide (NMC), nickel-cobalt-aluminum oxide (NCA), vanadium oxide (V2O5), titanium oxide (TiO2), Prussian blue, sodium- vanadium-phosphate-fluorine (NVPF), spinnel Mn2O4, sulfur, benzoquinone, rhizonate.
Le mélange de composants pour la préparation de la cathode comporte de préférence un agent réactif. Dans un mode de réalisation, l'agent réactif va fonctionner en tant qu'agent oxydant. L'agent réactif est un agent qui est susceptible de réagir de préférence avec l'anode et/ou la cathode pour contribuer à la génération d'une SEI ("Solid Electrolyte Interphase"). Le SEI est une couche de passivation, formée de préférencein situ, qui fonctionnera comme séparateur entre l'anode et la cathode. La formation de la SEI et ainsi du séparateur est décrit plus loin ci-après. Le séparateur fonctionne comme un isolant, tout en laissant diffuser des ions entre l'anode et la cathode lors du fonctionnement de la batterie.The mixture of components for the preparation of the cathode preferably comprises a reactive agent. In one embodiment, the reactive agent will function as an oxidizing agent. The reactive agent is an agent which is likely to react preferably with the anode and/or the cathode to contribute to the generation of a SEI ("Solid Electrolyte Interphase"). The SEI is a passivation layer, preferably formed in situ , which will function as a separator between the anode and cathode. The formation of the SEI and thus the separator is described further below. The separator functions as an insulator, while allowing ions to diffuse between the anode and cathode during battery operation.
Une grande variété de matériaux peut être utilisée comme agent réactif. Dans un mode de réalisation préféré, l'agent réactif est un sel d'halogénure métallique, par exemple choisi parmi NaCl, LiCl, MgCl2, KCl, CuCl2, CaCl2, MnCl2, ZrCl4, LaCl3. De préférence, l'agent réactif est susceptible de réagir avec l'anode, de préférence une anode métallique pour former le SEI. De préférence, l'agent réactif et le matériau de l'anode sont choisis l'un en fonction de l'autre, de manière à permettre la génération, de préférencein situ, d'un SEI.A wide variety of materials can be used as a reactive agent. In a preferred embodiment, the reactive agent is a metal halide salt, for example chosen from NaCl, LiCl, MgCl2, KCl, CuCl2, CaCl2, MnCl2, ZrCl4, LaCl3. Preferably, the reactive agent is capable of reacting with the anode, preferably a metallic anode to form the SEI. Preferably, the reactive agent and the anode material are chosen as a function of each other, so as to allow the generation, preferably in situ , of an SEI.
Une grande variété de matériaux peut être utilisée comme agent réactif. Dans un mode de réalisation, l'agent réactif comporte un sel inorganique métallique et/ou acide et/ou un sel organique métallique et/ou acide comme la famille des halogènes, des sulfates, des nitrates, des persulfates, des peroxydes, des trifluorométhanosulfonates, des hexafluorophosphates, des carboxylique, des aromatique, des citrates, des acétates, des permanganates, des carbonates.A wide variety of materials can be used as a reactive agent. In one embodiment, the reactive agent comprises a metallic and/or acidic inorganic salt and/or a metallic and/or acidic organic salt such as the family of halogens, sulfates, nitrates, persulfates, peroxides, trifluoromethanosulfonates , hexafluorophosphates, carboxylic, aromatic, citrates, acetates, permanganates, carbonates.
Dans un mode de réalisation, l'agent réactif comporte un oxyde métallique comme : dioxyde de manganèse, dichromate, trioxyde de chrome, oxyde de plomb, oxyde de zinc, oxyde de titane, oxyde de lithium, oxyde de sodium, oxyde de zirconium, oxyde de lanthane, oxyde d’aluminium, oxyde de silicium.In one embodiment, the reactive agent comprises a metal oxide such as: manganese dioxide, dichromate, chromium trioxide, lead oxide, zinc oxide, titanium oxide, lithium oxide, sodium oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, aluminum oxide, silicon oxide.
Dans un mode de réalisation, l'agent réactif comporte un sulfure comme : soufre, sulfure de fer, sulfure de molybdène, sulfure de manganèse, sulfure de titane, sulfure de nickel, sulfure de zinc.In one embodiment, the reactive agent comprises a sulfide such as: sulfur, iron sulfide, molybdenum sulfide, manganese sulfide, titanium sulfide, nickel sulfide, zinc sulfide.
Dans un mode de réalisation, l'agent réactif comporte un cation métallique comme un ou plusieurs choisi parmi : Mg2+, Cu2+, Ni2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Ag+, Fe2+, Fe3+ et K+, Na+, In+, Zr2+, La3+, Nb3+.In one embodiment, the reactive agent comprises a metal cation such as one or more chosen from: Mg2+, Cu2+, Ni2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Ag+, Fe2+, Fe3+ and K+, Na+, In+, Zr2+, La3+, Nb3+.
Dans un mode de réalisation, l'agent réactif peut être gazeux comme : dioxygène, dioxyde d'azote diazote, ozone, dioxyde de carbone, dichlore, dioxyde de soufre.In one embodiment, the reactive agent may be gaseous such as: dioxygen, nitrogen dioxide, dinitrogen, ozone, carbon dioxide, dichlor, sulfur dioxide.
Dans un mode de réalisation, l'agent réactif peut comporter un solvant aqueux ou non aqueux comme : l'eau, l'acétone, l'éthanol, le diméthyle carbone, le carbonate d'éthyle.In one embodiment, the reactive agent may comprise an aqueous or non-aqueous solvent such as: water, acetone, ethanol, dimethyl carbon, ethyl carbonate.
Ces sels ou oxydes ou gaz ou cations métalliques ou sulfures ou solvants peuvent être différents selon les charges utiles de l'anode et de la cathode en fonction de leur réactivité par rapport aux uns les autres.These salts or oxides or gases or metal cations or sulfides or solvents can be different depending on the payloads of the anode and the cathode depending on their reactivity with respect to each other.
L'agent réactif peut être un solvant qui peut catalyser et/ou former le SEI utilisé pendant le processus de fabrication et qui peut augmenter la conductivité ionique, par exemple une électrode qui utilise un liant dissous dans un solvant comme l'eau ou l'éthanol, ou l'acétone qui s'évapore peut réagir avec l'anode et/ou la cathode pendant l'assemblage de la batterie pour former ou aider à la formation de la SEI avec les caractéristiques décrites dans ce document, aussi par exemple une pâte peut être fabriquée et trempée dans un électrolyte organique qui s'évapore lors de l'assemblage de la batterie et réagit avec l'anode et / ou la cathode pour former ou aider à la formation de la SEI.The reactive agent may be a solvent that can catalyze and/or form the SEI used during the manufacturing process and that can increase ionic conductivity, for example an electrode that uses a binder dissolved in a solvent such as water or Evaporating ethanol, or acetone may react with the anode and/or cathode during battery assembly to form or assist in the formation of SEI with the characteristics described in this document, also e.g. Paste can be made and soaked in an organic electrolyte which evaporates during battery assembly and reacts with the anode and/or cathode to form or assist in the formation of SEI.
Dans un mode de réalisation préféré, l'agent réactif est choisi parmi les sels d'halogénure métalliques, de préférence parmi les sels chlorure métalliques, de préférence choisis parmi le NaCl, LiCl, MgCl2, KCl, CuCl2, CaCl2, et des combinaisons comportant deux ou plus des éléments précités.In a preferred embodiment, the reactive agent is chosen from metal halide salts, preferably from metal chloride salts, preferably chosen from NaCl, LiCl, MgCl2, KCl, CuCl2, CaCl2, and combinations comprising two or more of the above.
Dans un mode de réalisation, l'agent réactif contient le cation d'un métal présent dans l'anode, de préférence du même métal de l'anode si cette dernière comprend le métal sous sa forme métallique.In one embodiment, the reactive agent contains the cation of a metal present in the anode, preferably of the same metal of the anode if the latter comprises the metal in its metallic form.
Selon un mode de réalisation, l'anode comporte un métal sous forme métallique, et l'agent réactif est un sel comportant le même métal sous forme cationique. De préférence, l'anion du sel comporte un halogénure, de préférence du chlorure. Par exemple, dans une anode comportant du magnésium métal, l'agent réactif comporte un cation de magnésium.According to one embodiment, the anode comprises a metal in metallic form, and the reactive agent is a salt comprising the same metal in cationic form. Preferably, the salt anion comprises a halide, preferably chloride. For example, in an anode comprising magnesium metal, the reactive agent comprises a magnesium cation.
Dans un autre mode de réalisation, l'anode est métallisée à l'aide du métal présent dans l'agent réactif. Par exemple, l'anode comporte du graphite métallisé, par exemple du graphite lithié, et l'agent réactif comporte des ions de lithium. Selon un autre exemple, l'anode comporte du carbone dur sodié, et l'agent réactif comporte des ions de sodium.In another embodiment, the anode is metallized using the metal present in the reactive agent. For example, the anode comprises metallized graphite, for example lithiated graphite, and the reactive agent comprises lithium ions. According to another example, the anode comprises sodiated hard carbon, and the reactive agent comprises sodium ions.
Dans un mode de réalisation préféré, le mélange de composants de la cathode comporte au moins un matériau conducteur électrique. Lorsque le matériau actif utilisé a déjà des propriétés de conduction, un conducteur séparé n'est pas nécessaire. De même, si le liant (décrit plus en détail ci-après) est présent et s'il est conducteur, un conducteur séparé n'est pas obligatoire.In a preferred embodiment, the mixture of cathode components comprises at least one electrically conductive material. When the active material used already has conductive properties, a separate conductor is not necessary. Likewise, if the binder (described in more detail below) is present and it is conductive, a separate conductor is not required.
Dans un mode de réalisation préféré, le matériau conducteur comporte du carbone conducteur. Le carbone conducteur est de préférence un matériau carboné qui est utilisé pour augmenter la conductivité électronique des électrodes. De préférence, le carbone conducteur est choisi parmi le super carbone P, le graphite, le graphène, l'oxyde de graphène, le carbone MCMB, le charbon organique conducteur, le charbon poreux conducteur, et des combinaisons comportant deux ou plus des matériaux précités.In a preferred embodiment, the conductive material comprises conductive carbon. The conductive carbon is preferably a carbonaceous material which is used to increase the electronic conductivity of the electrodes. Preferably, the conductive carbon is chosen from super carbon P, graphite, graphene, graphene oxide, MCMB carbon, conductive organic carbon, conductive porous carbon, and combinations comprising two or more of the aforementioned materials .
Selon un mode de réalisation préféré, le matériau actif possède déjà des propriétés suffisantes de conducteur, et le matériau actif fonctionne ainsi également comme matériau conducteur. Dans un mode de réalisation, ledit matériau actif de cathode et ledit matériau conducteur sont le même matériau, de préférence un matériau à base de carbone.According to a preferred embodiment, the active material already has sufficient conductive properties, and the active material thus also functions as a conductive material. In one embodiment, said active cathode material and said conductive material are the same material, preferably a carbon-based material.
La teneur en carbone conducteur peut être réduite selon la préférence de l'homme du métier afin de diminuer délibérément la conductivité électronique de la cathode pour obtenir de meilleures performances. Par exemple un métal peu réactif comme par exemple le zinc ou le manganèse peut être assemblé avec un mélange de composant moins conducteur afin d’orienter le sens du courant de l’anode vers la cathode. Cela permet de ne pas avoir de court-circuit en ce que la SEI créée soit trop mince ou peut conductrice des ions.The conductive carbon content can be reduced according to the preference of those skilled in the art in order to deliberately reduce the electronic conductivity of the cathode to obtain better performance. For example, a poorly reactive metal such as zinc or manganese can be assembled with a mixture of less conductive components in order to direct the direction of the current from the anode towards the cathode. This avoids having a short circuit in that the SEI created is too thin or may not conduct ions.
Dans un mode de réalisation préféré, la batterie fonctionnelle comporte un cation susceptible de migrer entre l'anode et la cathode pendant la décharge de la batterie. Dans le cas d'une batterie secondaire, le cation est de préférence susceptible de migrer en direction de la cathode puis réduit après avoir été oxydée à l’anode lors de la décharge de la batterie.In a preferred embodiment, the functional battery comprises a cation capable of migrating between the anode and the cathode during discharge of the battery. In the case of a secondary battery, the cation is preferably capable of migrating towards the cathode and then reduced after being oxidized at the anode when the battery is discharged.
Dans un mode de réalisation préféré, le cation est généralement est un cation métallique, par exemple choisi parmi les cations de magnésium, fer, manganèse, zinc, aluminium, lithium, sodium, potassium, calcium, manganèse, et d'indium et d'une combinaison de deux ou plus parmi les précités. De préférence, le cation est ajouté au mélange de composants de la cathode en tant qu'agent réactif et/ou qu'additif ionique, de manière à ce qu'il ne soit pas nécessaire de l'ajouter séparément. Dans un mode de réalisation préféré, le cation est libéré de l'anode, par exemple lorsque celle-ci est formée d'un métal sous sa forme élémentaire et/ou si l'anode comporte le métal.In a preferred embodiment, the cation is generally a metal cation, for example chosen from the cations of magnesium, iron, manganese, zinc, aluminum, lithium, sodium, potassium, calcium, manganese, and indium and a combination of two or more of the above. Preferably, the cation is added to the mixture of cathode components as a reactive agent and/or ionic additive, so that it is not necessary to add it separately. In a preferred embodiment, the cation is released from the anode, for example when the latter is formed of a metal in its elementary form and/or if the anode comprises the metal.
Dans un mode de réalisation préféré, le cation est ajouté en tant qu'élément cationique de l'agent réactif.In a preferred embodiment, the cation is added as the cationic element of the reactive agent.
Dans un mode de réalisation préféré, l'un, plusieurs ou tous choisis parmi ledit matériau actif, ledit agent réactif, ladite anode, et, si présent, ledit additif ionique est susceptible de dégager au moins un cation métallique choisi parmi les cations de magnésium, fer, lithium, sodium, potassium, calcium, manganèse, zinc, aluminium et d'une combinaison de deux ou plus parmi les précités.In a preferred embodiment, one, several or all chosen from said active material, said reactive agent, said anode, and, if present, said ionic additive is capable of releasing at least one metal cation chosen from magnesium cations , iron, lithium, sodium, potassium, calcium, manganese, zinc, aluminum and a combination of two or more of the above.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit mélange de composants comporte un liant, de préférence choisi parmi les polymères.In a preferred embodiment, said mixture of components comprises a binder, preferably chosen from polymers.
Le liant est de préférence un matériau qui maintient ensemble et agglomère ledit matériau actif, ledit agent réactif, ledit matériau conducteur si ce dernier est séparément ajouté, et ledit additif ionique s'il est présent. Le liant facilite de préférence l'assemblage de la batterie dans un processus rouleau à rouleau et qui permet une meilleure adhésion entre l'anode et la cathode lors de la création du SEI.The binder is preferably a material which holds together and agglomerates said active material, said reactive agent, said conductive material if the latter is separately added, and said ionic additive if it is present. The binder preferably facilitates the assembly of the battery in a roll-to-roll process and which allows for better adhesion between the anode and cathode when creating the SEI.
Dans un mode de réalisation, le liant peut être un polymère biodégradable ou synthétique. Le liant peut comporter, par exemple, un ou plusieurs parmi : cellulose, carboxyalkylcellulose, par exemple carboxyméthylcellulose, acétate de cellulose, fluorure de polyvinylidène, polytétrafluoroéthylène, oxyde de polyéthylène, oxyde de polypropylène, sulfure de polyphénylène, oxyde de polyphénylène, polyéthylène, polyéther éther cétone, polyphtalamide, polypyrrole, polyaniline, polysulfone, xydar, polyacrylonitrile, dextrine.In one embodiment, the binder may be a biodegradable or synthetic polymer. The binder may comprise, for example, one or more of: cellulose, carboxyalkylcellulose, for example carboxymethylcellulose, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene, polyether ether ketone, polyphthalamide, polypyrrole, polyaniline, polysulfone, xydar, polyacrylonitrile, dextrin.
Dans un mode de réalisation, ledit mélange de composants comporte en outre un additif ionique. L'additif ionique est de préférence ajouté au mélange de composants de préférence sous forme d'un sel. Ledit additif ionique comporte de préférence un anion et/ou un cation contribuant à la mobilité des ions par exemple au sein de la cathode et/ou de l’anode toute entière.In one embodiment, said mixture of components further comprises an ionic additive. The ionic additive is preferably added to the mixture of components preferably in the form of a salt. Said ionic additive preferably comprises an anion and/or a cation contributing to the mobility of the ions, for example within the cathode and/or the entire anode.
De préférence, l'additif ionique augmente la densité d'énergie ainsi que la puissance de la batterie.Preferably, the ionic additive increases the energy density as well as the power of the battery.
Il convient de noter que l'additif ionique et l'agent réactif sont de préférés ajoutés sous forme d'un sel. L'agent réactif est un constituant obligatoire du mélange cathodique de composants et l'additif ionique est facultatif. Si l'additif ionique est présent, il s'agir d'un additif différent de celui de l'agent réactif. Ceci est différent de la situation du matériau conducteur décrite ci-dessus, qui peut être constitué par le matériau actif de cathode, si ce dernier matériau est conducteur, ou encore par le liant, si le liant est conducteur. Le matériau conducteur et le matériau actif de cathode peuvent être le même seul matériau. De manière similaire, le liant et/ou le matériau conducteur pourrait être le même matériau. Enfin, il serait possible que le matériau actif, le matériau conducteur et le liant soient présents sous forme d'un seul matériau.It should be noted that the ionic additive and the reactive agent are preferably added in the form of a salt. The reactive agent is a mandatory constituent of the cathode mixture of components and the ionic additive is optional. If the ionic additive is present, it will be a different additive than the reactive agent. This is different from the situation of the conductive material described above, which can consist of the active cathode material, if the latter material is conductive, or even by the binder, if the binder is conductive. The conductive material and the cathode active material may be the same material alone. Similarly, the binder and/or the conductive material could be the same material. Finally, it would be possible for the active material, the conductive material and the binder to be present in the form of a single material.
De manière générale, seulement le matériau actif de cathode et le conducteur de courant sont potentiellement présents sous forme d'un seul matériau, de préférence sous forme d'un carbone conducteur possédant la propriété de matériau actif.Generally speaking, only the active cathode material and the current conductor are potentially present in the form of a single material, preferably in the form of a conductive carbon having the property of active material.
Dans un mode de réalisation, l'additif ionique permet d'obtenir une batterie secondaire, en fonctionnant comme agent d'intercalation au niveau de la cathode, permettant à l'espèce redox de s'attacher de manière réversible à la cathode, et/ou d'être réduit de manière réversible dans la cathode.In one embodiment, the ionic additive makes it possible to obtain a secondary battery, by functioning as an intercalation agent at the cathode, allowing the redox species to attach reversibly to the cathode, and/ or to be reversibly reduced in the cathode.
L'additif ionique peut être un conducteur ionique solide monovalent, divalent ou trivalent qui peut être à base de polymère, à base de sulfure, à base d'oxyde, à base de céramique, à base de vitrocéramique, à base d'halogénures, comme par exemple : un mélange d'oxyde de polyéthylène (PEO) et le sel de LiTFSI, le chlorure de lithium-indium (Li3InCl6), le thiophosphate de lithium (Li2S–P2S), Li10GeP2S12, le Na3V2(PO4)2F3 (NVPF) et le Li7La3Zr2O12(LLZO).The ionic additive may be a monovalent, divalent or trivalent solid ionic conductor which may be polymer-based, sulfide-based, oxide-based, ceramic-based, glass-ceramic-based, halide-based, such as for example: a mixture of polyethylene oxide (PEO) and LiTFSI salt, lithium indium chloride (Li3InCl6), lithium thiophosphate (Li2S–P2S), Li10GeP2S12, Na3V2(PO4)2F3 (NVPF ) and Li 7 La 3 Zr 2 O 12 (LLZO).
Dans un mode de réalisation, l'additif ionique, lorsqu'il est présent, comporte au moins un cation de métal, de préférence du même métal susceptible d'être libéré du mélange cathodique de composants, de préférence le même cation présent dans l'agent réactif. Selon un mode de réalisation préféré, l'anode comporte sous sa forme élémentaire ledit cation.In one embodiment, the ionic additive, when present, comprises at least one metal cation, preferably of the same metal capable of being released from the cathodic mixture of components, preferably the same cation present in the reactive agent. According to a preferred embodiment, the anode comprises said cation in its elementary form.
Dans un mode de réalisation, la mise à disposition d'un mélange de composants comporte l'ajout d'un solvant. Le but du solvant est de faciliter le mélange et/ou de générer une pâte qui assiste au façonnement de la cathode. De préférence, les composants secs et le solvant sont mélangés jusqu'à l'obtention d'une pâte homogène. Par exemple, les composants du mélange des composants cathodiques peuvent être transformés en une pâte, qui peut être directement appliquée sur l'anode, ou qui peut être déposée sous forme d'un film, ou dans une forme vide, afin d'obtenir la cathode suite à l'évaporation du solvant. La cathode peut être découpée, par exemple en coupant le film déposé ou la forme suite au séchage.In one embodiment, providing a mixture of components includes the addition of a solvent. The purpose of the solvent is to facilitate mixing and/or generate a paste that assists in shaping the cathode. Preferably, the dry components and the solvent are mixed until a homogeneous paste is obtained. For example, the components of the mixture of cathode components can be transformed into a paste, which can be directly applied to the anode, or which can be deposited in the form of a film, or in an empty form, in order to obtain the cathode following evaporation of the solvent. The cathode can be cut, for example by cutting the deposited film or the shape following drying.
Le solvant est de préférence choisi parmi l'eau et les solvants organiques. Le solvant peut être polaire ou apolaire et peut être protique ou aprotique. De préférence, un solvant polaire est utilisé. Par exemple, le solvant est choisi parmi l'eau, l'éthanol, l'acétone, le diméthyle de carbone, et le carbonate d'éthyle.The solvent is preferably chosen from water and organic solvents. The solvent may be polar or apolar and may be protic or aprotic. Preferably, a polar solvent is used. For example, the solvent is chosen from water, ethanol, acetone, carbon dimethyl, and ethyl carbonate.
Il convient de noter que la cathode peut également être formée sans l'utilisation d'un solvant. Par exemple, le mélange des composants de la cathode peut être comprimé de manière à former une forme souhaitée, par exemple une pastille, qui est ensuite utilisée directement en tant que cathode. Selon un autre exemple, le mélange de composants de la cathode peut directement être comprimé avec l’anode dans un mode d’assemblage final.It should be noted that the cathode can also be formed without the use of a solvent. For example, the mixture of cathode components can be compressed to form a desired shape, for example a pellet, which is then used directly as the cathode. In another example, the mixture of cathode components can be directly compressed with the anode in a final assembly mode.
Sans vouloir être liée par la théorie, le présent inventeur de cette invention estime que la chimie opérationnelle de la batterie est innovatrice. La présente invention divulgue une nouvelle chimie de batterie concernant une cathode chargée en sels sous forme dissoute et/ou amorphe dans un solide qui associés notamment à un métal créent la batterie selon l'invention. Elle constitue un mode de réalisation extrêmement facile à industrialiser.Without wishing to be bound by theory, the present inventor of this invention believes that the operational chemistry of the battery is innovative. The present invention discloses a new battery chemistry relating to a cathode loaded with salts in dissolved and/or amorphous form in a solid which associated in particular with a metal create the battery according to the invention. It constitutes an extremely easy embodiment to industrialize.
Comme il a été mentionné, la préparation du mélange de composants de la cathode comporte en général l'ajout d'un sel, par exemple sous forme de l'agent réactif ou, le cas échéant, de l'additif ionique. Dans tous les cas, la batterie contiendra des espèces redox chargées, des anions et/ou des cations, susceptible de cristalliser, notamment en l'absence d'un solvant liquide et/ou d'un électrolyte.As has been mentioned, the preparation of the mixture of components of the cathode generally involves the addition of a salt, for example in the form of the reactive agent or, where appropriate, of the ionic additive. In all cases, the battery will contain charged redox species, anions and/or cations, likely to crystallize, particularly in the absence of a liquid solvent and/or an electrolyte.
De préférence, l'un ou plusieurs choisis parmi le matériau actif, le matériau conducteur, l'additif ionique et/ou le liant sont choisis de manière à empêcher la cristallisation du ou des sels ajoutés, notamment lorsque le solvant est évaporé. Ces composants sont de préférence choisis de manière à permettre et/ou faciliter la dissolution des sels en milieu sec dépourvu de solvant, par exemple de l'agent réactif, et/ou de favoriser la forme amorphe, complexée et/ou dissoute du sel en milieu sec dépourvu de solvant. De cette manière, un électrolyte liquide est de préférence absent, car les composants de l'anode permettent aux ions de migrer dans la matrice formée par la cathode. La présence des ions dans le mélange de composants est grâce au choix des composants, par exemple du matériau actif, de l'agent réactif, de l'agent conducteur et/ou du liant. Un, plusieurs ou de préférence tous ces composants sont choisis pour favoriser la forme ionique ou amorphe, non-crystalline des sels, même si un solvant n'est pas utilisé ou lorsque le solvant est évaporé.Preferably, one or more chosen from the active material, the conductive material, the ionic additive and/or the binder are chosen so as to prevent crystallization of the added salt(s), particularly when the solvent is evaporated. These components are preferably chosen so as to allow and/or facilitate the dissolution of the salts in a dry medium devoid of solvent, for example of the reactive agent, and/or to promote the amorphous, complexed and/or dissolved form of the salt in dry medium devoid of solvent. In this way, a liquid electrolyte is preferably absent, because the components of the anode allow the ions to migrate into the matrix formed by the cathode. The presence of ions in the mixture of components is due to the choice of components, for example the active material, the reactive agent, the conductive agent and/or the binder. One, more or preferably all of these components are chosen to favor the ionic or amorphous, non-crystalline form of the salts, even if a solvent is not used or when the solvent is evaporated.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit matériau actif de cathode, ledit matériau conducteur et, le cas échéant, ledit liant, sont choisis de manière à permettre la présence sous frome amorphe et/ou sous forme complexé des sels ajoutés dans le mélange de composants.In a preferred embodiment, said active cathode material, said conductive material and, where appropriate, said binder, are chosen so as to allow the presence in amorphous form and/or in complexed form of the salts added in the mixture of components. .
De préférence, l'un ou plusieurs choisis parmi l'agent actif, le matériau conducteur et/ou le liant sont poreux et/ou la cathode obtenue avec l'un ou plusieurs de ces composants est poreuse et permet d'absorber et/ou de complexer les atomes ou molécules sous leur forme anionique et/ou cationique.Preferably, one or more chosen from the active agent, the conductive material and/or the binder are porous and/or the cathode obtained with one or more of these components is porous and makes it possible to absorb and/or to complex atoms or molecules in their anionic and/or cationic form.
Dans un mode de réalisation, la méthode comporte la préparation de la cathode. La cathode est préparée à partir du mélange cathodique de composants. De préférence, ces composants comprennent un matériau actif et un agent réactif. De préférence, un liant est également ajouté pour former le mélange. Si ni matériau actif ni le liant ne sont pas conducteurs, un matériau ayant des propriétés de conduction électrique est ajouté séparément. Certains matériaux actifs ont des propriétés de conducteur. Dans ce cas, un conducteur séparé n'est pas nécessaire.In one embodiment, the method involves preparing the cathode. The cathode is prepared from the cathode mixture of components. Preferably, these components comprise an active material and a reactive agent. Preferably, a binder is also added to form the mixture. If neither active material nor the binder is conductive, a material with electrical conduction properties is added separately. Some active materials have conductive properties. In this case, a separate conductor is not necessary.
D'autres composants, par exemple un additif ionique, peuvent être ajoutés au mélange de composants.Other components, for example an ionic additive, may be added to the mixture of components.
De préférence, ces composants du mélange cathodique de composants sont ajoutés sous forme de poudres, et/ou de polymères.Preferably, these components of the cathode mixture of components are added in the form of powders and/or polymers.
Dans un mode de réalisation préféré, le matériau actif, le matériau conducteur et/ou le liant sont capables d'absorber et/ou de complexer des sels, molécules, etc, sous forme ionique. Ceci s'applique en particulier pour l'agent réactif, qui est de préférence ajouté sous forme d'un sel, de préférence d'un halogénure métallique.In a preferred embodiment, the active material, the conductive material and/or the binder are capable of absorbing and/or complexing salts, molecules, etc., in ionic form. This applies in particular to the reactive agent, which is preferably added in the form of a salt, preferably a metal halide.
La cathode est préparée de préférence par l'ajout d'un solvant pour mélanger et, le cas échéant, contribuer à la dissolution des composants, afin de former une pâte homogène. La pâte homogène est ensuite déposée et séchée. En raison de ce qui précède, la présence du solvant au mélange cathodique des composants est en principe optionnel.The cathode is preferably prepared by the addition of a solvent to mix and, if necessary, contribute to the dissolution of the components, in order to form a homogeneous paste. The homogeneous paste is then deposited and dried. Due to the above, the presence of the solvent in the cathode mixture of the components is in principle optional.
Dans un mode de réalisation préféré, la méthode comporte la formation d'une cathode en comprimant ledit mélange de composants, de préférence en utilisant une pression et une température suffisamment élevée et/ou une température choisie pour assumer une forme définie, condensée et/ou solide, de préférence durant l’assemblage final de la batterie c’est à dire comprimé directement avec l’anode.In a preferred embodiment, the method involves forming a cathode by compressing said mixture of components, preferably using a sufficiently high pressure and temperature and/or a temperature chosen to assume a defined, condensed and/or solid, preferably during final assembly of the battery, i.e. compressed directly with the anode.
Dans un mode de réalisation préféré, la méthode comporte l'induction de la formationin situd'une couche de passivation. De préférence, cette étape comporte la mise en contact du mélange de composants avec l'anode.In a preferred embodiment, the method involves inducing the in situ formation of a passivation layer. Preferably, this step involves bringing the mixture of components into contact with the anode.
Selon un exemple, une cathode est formée à partir du mélange de composants, et la cathode formée est ensuite mise en contact avec l'anode. Dans le cas où une pâte a été formée en ajoutant un solvant aux composants secs du mélange cathodique de composants, il est possible de sécher le mélange afin d'obtenir la cathode finale. Cette dernière est mise en contact avec l'anode.In one example, a cathode is formed from the mixture of components, and the formed cathode is then brought into contact with the anode. In the case where a paste has been formed by adding a solvent to the dry components of the cathode mixture of components, it is possible to dry the mixture in order to obtain the final cathode. The latter is brought into contact with the anode.
Selon un autre exemple, le mélange de composants comportant le solvant, par exemple la pâte mentionnée ci-dessus, est directement mise en contact avec l'anode. Dans ce cas, le solvant est de préférence évaporé après l'assemble de l'anode et de la cathode, ce qui est aussi couvert par la présente invention.According to another example, the mixture of components comprising the solvent, for example the paste mentioned above, is directly brought into contact with the anode. In this case, the solvent is preferably evaporated after the assembly of the anode and the cathode, which is also covered by the present invention.
Dans un mode de réalisation, ledit mélange de composants est une pâte comportant un solvant, ladite pâte étant mise en contact avec ladite anode, ou ladite pâte étant séchée avant la mise en contact du mélange de composant séché avec ladite anode.In one embodiment, said mixture of components is a paste comprising a solvent, said paste being brought into contact with said anode, or said paste being dried before bringing the dried component mixture into contact with said anode.
Comme l'homme du métier le sait, certains composants, comme le lithium métal ou les sels de lithium, sont réactifs en présence d'air et/ou d'humidité, raison pour laquelle la fabrication de la cathode et l'assemblage de la batterie doivent être effectués dans une ambiance protégée ou atmosphère inerte, comme une atmosphère privée d’oxygène, d’azote et d’humidité par exemple dans une chambre sous un gaz inerte comme l'argon ou dans une chambre privée d’humidité dans l’air.As those skilled in the art know, certain components, such as lithium metal or lithium salts, are reactive in the presence of air and/or humidity, which is why the manufacturing of the cathode and the assembly of the battery must be carried out in a protected environment or inert atmosphere, such as an atmosphere deprived of oxygen, nitrogen and humidity for example in a chamber under an inert gas such as argon or in a chamber deprived of humidity in the 'air.
De manière surprenante, la mise en contact de la cathode préparée comme décrite et de l'anode engendre la créationin situd'une couche de passivation fonctionnant à la fois comme séparateur et d'électrolyte solide.Surprisingly, bringing the cathode prepared as described and the anode into contact causes the creation in situ of a passivation layer functioning both as a separator and as a solid electrolyte.
Alors que cette couche de passivation se forme de manière spontanée, l'invention n'empêche pas la préparation séparée d'un film ayant une composition analogue à la couche de passivation et l'assemblage de la batterie en plaçant le film entre l'anode et la cathode. Dans ce cas, une batterie fonctionnelle peut être obtenue également. Il serait également possible d'utiliser un séparateur ayant une composition autre que celui de la couche de passivation formée spontanément. En principe, la création séparée du séparateur et l'assemblage à l'aide du séparateur séparé constitue une étape en plus et n'est pas considéré comme avantageux selon l'invention, car cette étape n'est pas obligatoire. Selon une autre optique, cette étape séparée pourrait être considérée comme étant avantageuse, même s'il s'agit d'une ou plusieurs étapes additionnelles, lorsqu'elles permettent de mieux définir la constitution et/ ou la dimension du séparateur ou encore lorsqu'elles permettent d'éviter le déroulement d'une réaction chimique qui ne peut pas être contrôlée.While this passivation layer forms spontaneously, the invention does not prevent the separate preparation of a film having a composition similar to the passivation layer and the assembly of the battery by placing the film between the anode and the cathode. In this case, a functional battery can be obtained as well. It would also be possible to use a separator having a composition other than that of the passivation layer formed spontaneously. In principle, the separate creation of the separator and the assembly using the separate separator constitutes an additional step and is not considered advantageous according to the invention, because this step is not obligatory. From another perspective, this separate step could be considered advantageous, even if it is one or more additional steps, when they make it possible to better define the constitution and/or dimension of the separator or even when they make it possible to avoid the occurrence of a chemical reaction which cannot be controlled.
Dans certains modes de réalisation, la batterie de l'invention peut être fabriquée sans collecteur de courant et/ou peut être dépourvue de collecteur de courant. Dans un mode de réalisation, la batterie est dépourvue de collecteur de courant anodique. Dans un mode de réalisation, la batterie est dépourvue d'un collecteur de courant cathodique. Dans un mode de réalisation, la batterie est dépourvue des deux collecteurs de courant.In some embodiments, the battery of the invention may be manufactured without a current collector and/or may be devoid of a current collector. In one embodiment, the battery does not have an anode current collector. In one embodiment, the battery does not have a cathode current collector. In one embodiment, the battery does not have the two current collectors.
La
Une configuration avec un ou aucun collecteur de courant est envisageable en raison de la conductivité élevée éventuelle de l'anode et de la cathode. Comme décrit ci-dessus, l'anode peut être réalisée sous forme d'un métal, par exemple un fil ou une plaque métallique, raison pour laquelle un collecteur de courant séparé n'est pas nécessaire dans tous les cas. Du côté de la cathode, elle contient nécessairement un matériau conducteur, raison pour laquelle un collecteur de courant cathodique peut être absent. En outre la possibilité d’utiliser des matériaux non-toxiques et biodégradables, la batterie est de préférence à l’état solide et donc sans électrolyte, ce qui permet de fabriquer la batterie sans emballage et dépourvue de collecteur de courant supplémentaire, en outre les collecteurs de courant peuvent être prévue par le constructeur d’appareils susceptible d’accueillir une batterie parmi de la présente invention.A configuration with one or no current collector is possible due to the possible high conductivity of the anode and cathode. As described above, the anode can be made in the form of a metal, for example a wire or a metal plate, which is why a separate current collector is not necessary in all cases. On the cathode side, it necessarily contains a conductive material, which is why a cathode current collector may be absent. In addition the possibility of using non-toxic and biodegradable materials, the battery is preferably in the solid state and therefore without electrolyte, which allows the battery to be manufactured without packaging and without an additional current collector, in addition the Current collectors can be provided by the manufacturer of devices capable of accommodating a battery among the present invention.
La
Dans les configurations de piles classiques, les collecteurs de courant sont présents dans la construction générale, et l'invention sera ainsi en général réalisée avec des collecteurs de courant. De même, lorsqu'un des composants doit être protégé, comme par exemple le lithium, un boîtier, habillage ou une protection est obligatoire.In conventional battery configurations, current collectors are present in the general construction, and the invention will thus generally be carried out with current collectors. Likewise, when one of the components must be protected, such as lithium, a case, covering or protection is mandatory.
La
Lorsqu'un collecteur de courant est présent (ou les deux), il peut être choisi parmi les métaux, des polymères (organiques) conducteurs, les fibres de carbone et les polymères chargés de carbone conducteur. Par exemple, le conducteur peut être choisi parmi l'aluminium, le cuivre, l'inox, le zinc, le fer, l’inox, le graphite, le graphène, la polyvinylpyrrolidone, et la polyaniline.When a current collector is present (or both), it can be chosen from metals, conductive (organic) polymers, carbon fibers and polymers charged with conductive carbon. For example, the conductor can be chosen from aluminum, copper, stainless steel, zinc, iron, stainless steel, graphite, graphene, polyvinylpyrrolidone, and polyaniline.
Le collecteur de courant ne participe généralement pas aux réactions d'oxydoréduction, s'il y a une activité redox dans les collecteurs de courant pendant la charge ou la décharge.The current collector generally does not participate in redox reactions, if there is redox activity in the current collectors during charging or discharging.
Cependant, dans les modes de réalisation dans lesquelles une protection des constituants n'est pas nécessaire, par exemple dans le cas d'une batterie au magnésium, la possibilité de renoncer au collecteur de courant implique également une grande liberté au niveau de la forme et dimension de la batterie selon l'invention. En raison de l'absence d'un boîtier, de l'habillage ou/ou d'une protection, la batterie peut être créée avec une forme quelconque et la forme peut ainsi être adaptée à un besoin et/ou une situation particulière, voire à toute situation.However, in embodiments in which protection of the components is not necessary, for example in the case of a magnesium battery, the possibility of dispensing with the current collector also implies great freedom in terms of form and dimension of the battery according to the invention. Due to the absence of a casing, covering or/or protection, the battery can be created with any shape and the shape can thus be adapted to a particular need and/or situation, or even to any situation.
Comme décrit ci-dessus par rapport à la préparation de la cathode à partir de mélange de composants, il est facilement possible de donner un forme souhaitée quelconque à la cathode, que ça soit par la compression, par exemple en l'absence d'un solvant, ou par la formation d'une pâte modulable et déformable en présence d'un solvant.As described above in relation to the preparation of the cathode from a mixture of components, it is easily possible to give any desired shape to the cathode, whether by compression, for example in the absence of a solvent, or by the formation of a modular and deformable paste in the presence of a solvent.
Un aspect surprenant et avantageux de la présente invention est la mise à disposition d'une approche généralisée et/ou d'un cadre (frame-work) permettant de préparer des batteries primaires et/ou secondaires de préférence sans électrolyte liquide à partir d'un grand nombre de composants et suivant une méthode de fabrication généralisée. L'invention met en œuvre une méthode très simple et généralisée pour fabriquer une batterie dont les caractéristiques et/ou le type de batterie (le métal migrant sous forme d'un cation) peut être choisi en fonction du besoin, par exemple en fonction du potentiel électrique souhaité. Le concept de l'invention permet une adaptation aux batteries secondaires.A surprising and advantageous aspect of the present invention is the provision of a generalized approach and/or a framework making it possible to prepare primary and/or secondary batteries preferably without liquid electrolyte from a large number of components and following a generalized manufacturing method. The invention implements a very simple and generalized method for manufacturing a battery whose characteristics and/or the type of battery (the metal migrating in the form of a cation) can be chosen according to the need, for example according to the desired electrical potential. The concept of the invention allows adaptation to secondary batteries.
Dans un mode de réalisation, l'invention concerne une batterie obtenue selon la méthode de fabrication divulguée dans le présent descriptif.In one embodiment, the invention relates to a battery obtained according to the manufacturing method disclosed in this description.
Dans un mode de réalisation, l'invention concerne une batterie sans électrolyte liquide et/ou une batterie à l'état solide comportant une cathode, une anode, un séparateur du type interface solide-électrolyte (SEI).In one embodiment, the invention relates to a battery without liquid electrolyte and/or a solid state battery comprising a cathode, an anode, a separator of the solid-electrolyte interface (SEI) type.
Dans un mode de réalisation, la batterie comporte un séparateur et/ou électrolyte solide forméin situ, suite à l'assemblage des constituants initiaux de la batterie, de préférence entre l'anode et la cathode.In one embodiment, the battery comprises a separator and/or solid electrolyte formed in situ , following the assembly of the initial constituents of the battery, preferably between the anode and the cathode.
Dans un mode de réalisation, l'invention concerne une batterie dans laquelle la cathode comporte du carbone conducteur. Dans un autre mode de réalisation, le mélange de composants est dépourvu de carbone conducteur et comporte un matériau actif de cathode autre que du carbone conducteur.In one embodiment, the invention relates to a battery in which the cathode comprises conductive carbon. In another embodiment, the component mixture is free of conductive carbon and includes a cathode active material other than conductive carbon.
Dans un mode de réalisation, l'invention concerne une batterie dans laquelle ladite anode comporte l'un ou plusieurs choisis parmi un métal dans sa forme métallique, le graphite, le carbone dur (hard carbon), le charbon actif, un alliage métallique, un oxyde métallique, et une combinaison de plusieurs des matériaux précités. Dans un mode de réalisation l'anode comporte ou consiste en une couche métallique.In one embodiment, the invention relates to a battery in which said anode comprises one or more chosen from a metal in its metallic form, graphite, hard carbon, activated carbon, a metal alloy, a metal oxide, and a combination of several of the aforementioned materials. In one embodiment the anode comprises or consists of a metallic layer.
Dans un mode de réalisation, la batterie de l'invention est dépourvue d'un électrolyte, de préférence d'un électrolyte liquide et/ou d'un électrolyte solide. Partant du principe que le séparateur, ici formé de préférence in situ, est obligatoire, l'on peut considérer que le matériau forméin situconstitue ledit séparateur. En électrolyte solide, en plus du séparateur et/ou du matériau mentionné formé in situ, est absent. En particulier, un électrolyte solide et/ou liquide ajouté séparément et/ou ajouté en tant qu'élément constitutif de la batterie est absent.In one embodiment, the battery of the invention is devoid of an electrolyte, preferably a liquid electrolyte and/or a solid electrolyte. Starting from the principle that the separator, here preferably formed in situ, is obligatory, we can consider that the material formed in situ constitutes said separator. In solid electrolyte, in addition to the separator and/or the mentioned material formed in situ, is absent. In particular, a solid and/or liquid electrolyte added separately and/or added as a constituent element of the battery is absent.
Dans un mode de réalisation, la batterie de l'invention comporte un séparateur (ou électrolyte solide) forméin situ, suite à l'assemblage des constituants initiaux de la batterie, de préférence entre l'anode et la cathode. Dans un mode de réalisation, ledit séparateur comporte un ou plusieurs choisi parmi un oxyde de métal, un hydroxyde de métal et un sel métallique, de préférence choisi parmi un oxyde, hydroxyde et/ou sel de l'espèce redox et/ou d'un oxyde, hydroxyde et/ou sel du métal de l'anode.In one embodiment, the battery of the invention comprises a separator (or solid electrolyte) formed in situ , following the assembly of the initial constituents of the battery, preferably between the anode and the cathode. In one embodiment, said separator comprises one or more chosen from a metal oxide, a metal hydroxide and a metal salt, preferably chosen from an oxide, hydroxide and/or salt of the redox species and/or of an oxide, hydroxide and/or salt of the anode metal.
Dans un mode de réalisation, la cathode de la batterie de l'invention comporte un cation métallique choisi parmi les cations de magnésium, fer, lithium, sodium, potassium, calcium, manganèse, zinc, aluminium, plomb, titane, zirconium, lanthane, cobalt, nickel, molybdène, cuivre, chrome, et une combinaison comportant deux ou plus des métaux précités.In one embodiment, the cathode of the battery of the invention comprises a metal cation chosen from the cations of magnesium, iron, lithium, sodium, potassium, calcium, manganese, zinc, aluminum, lead, titanium, zirconium, lanthanum, cobalt, nickel, molybdenum, copper, chromium, and a combination of two or more of the aforementioned metals.
Dans un mode de réalisation, l'anode de la batterie de l'invention comporte un élément choisi parmi le magnésium, fer, lithium, sodium, potassium, calcium, manganèse, zinc, aluminium, plomb, titane, zirconium, lanthane, cobalt, nickel, molybdène, cuivre, chrome, et une combinaison comportant deux ou plus des métaux précités. L'élément est de préférence présent sous sa forme métallique, et/ou ledit élément est le même élément (p.ex. un métal) du cation présent dans la cathode.In one embodiment, the anode of the battery of the invention comprises an element chosen from magnesium, iron, lithium, sodium, potassium, calcium, manganese, zinc, aluminum, lead, titanium, zirconium, lanthanum, cobalt, nickel, molybdenum, copper, chromium, and a combination of two or more of the aforementioned metals. The element is preferably present in its metallic form, and/or said element is the same element (e.g. a metal) of the cation present in the cathode.
Dans un mode de réalisation, la batterie de l'invention est rechargeable et/ou destinée à une utilisation et/ou décharge unique.In one embodiment, the battery of the invention is rechargeable and/or intended for single use and/or discharge.
Dans un mode de réalisation, la batterie de l'invention est biodégradable.In one embodiment, the battery of the invention is biodegradable.
L'homme du métier ne rencontrera pas de difficulté particulière pour adapter le contenu de la présente divulgation à ses propres besoins et mettre en œuvre une batterie, primaire ou secondaire, sans sortir du cadre de la présente invention.Those skilled in the art will not encounter any particular difficulty in adapting the content of the present disclosure to their own needs and implementing a battery, primary or secondary, without departing from the scope of the present invention.
ExempleExample 1:1: Batterie primaire de magnésium sans électrolyte entièrement biodégradable et sans collecteur de courantMagnesium primary battery without electrolyte, fully biodegradable and without current collector
Cet exemple concerne la fabrication d'une batterie tout solide, entièrement biodégradable avec une tension d'environ 1.6 V pour alimenter, de préférence, un appareil qui consomme des microwatts de puissance.This example concerns the manufacture of an all-solid-state, fully biodegradable battery with a voltage of approximately 1.6 V to power, preferably, a device that consumes microwatts of power.
Cette batterie primaire est composée uniquement de matériaux biodégradables comme le magnésium métal qui est biocompatible et biodégradable, et qui se dissout lentement en hydroxyde de magnésium et ensuite en Mg2+et H2O en raison du pH du sol. Le charbon végétal poreux est une matière non toxique et comestible utilisée dans les médicaments. Également utilisés sont la cellulose qui est en effet biodégradable et le chlorure de magnésium, qui est également comestible et utilisé dans les aliments.This primary battery is composed only of biodegradable materials such as magnesium metal which is biocompatible and biodegradable, and which dissolves slowly into magnesium hydroxide and then into Mg 2+ and H 2 O due to the pH of the soil. Porous charcoal is a non-toxic, edible material used in medicines. Also used are cellulose which is indeed biodegradable and magnesium chloride, which is also edible and used in foods.
L'anode est composée de magnésium métal, ici nous utilisons du fil de magnésium.The anode is made of magnesium metal, here we use magnesium wire.
La cathode est formée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant comme suit :
- Le charbon végétal conducteur poreux 40% (en poids) utilisé à la fois comme matériau actif de cathode et comme matériau conducteur,
- Le chlorure de magnésium (MgCl2) 10 % comme agent réactif,
- La poudre de cellulose 50% (disponible dans le commerce sous le nom de papier mâché) comme liant.
- Porous conductive vegetable carbon 40% (by weight) used both as cathode active material and as conductive material,
- Magnesium chloride (MgCl 2 ) 10% as reactive agent,
- Cellulose powder 50% (commercially available under the name papier-mâché) as a binder.
Préparation du mélange de composants de la cathode :Preparation of the cathode component mixture:
Le charbon végétal conducteur poreux, le chlorure de magnésium et le poudre de cellulose sont mélanges avec une petite quantité d'eau comme solvant dans une tasse jusqu'à obtenir une pâte noire homogène.Porous conductive vegetable charcoal, magnesium chloride and cellulose powder are mixed with a small amount of water as a solvent in a cup until a homogeneous black paste is obtained.
La pâte noire homogène obtenue est appliquée autour du fil de magnésium de manière à ce qu'une partie du fil de magnésium reste libre pour obtenir le contact électrique de l'anode. Cet ensemble est laissé sécher en présence ambiante et à température ambiante (en présence d'oxygène de l'air) pour que l'eau s'évapore et la pâte devienne solide.The homogeneous black paste obtained is applied around the magnesium wire so that part of the magnesium wire remains free to obtain electrical contact with the anode. This assembly is left to dry in the ambient presence and at room temperature (in the presence of oxygen in the air) so that the water evaporates and the paste becomes solid.
La batterie ainsi formée permet de mesurer une tension de 1.6 à 1.8 V entre l'anode (le fil de magnésium) et la cathode (la pâte séchée).The battery thus formed makes it possible to measure a voltage of 1.6 to 1.8 V between the anode (the magnesium wire) and the cathode (the dried paste).
Il convient de noter que cette batterie est fonctionnelle sans qu'un collecteur de courant a été ajouté d’où côté de la cathode ou de l'anode, les deux électrode pouvant directement être utilisées comme collecteurs de courant.It should be noted that this battery is functional without a current collector having been added either side of the cathode or the anode, the two electrodes can be directly used as current collectors.
La batterie est biodégradable, comme mentionné ci-dessus.The battery is biodegradable, as mentioned above.
Dans cet exemple, la batterie à un format filaire, mais elle peut être produite en donnant n'importe qu'elle forme souhaitée.In this example, the battery has a wire format, but it can be produced in any desired shape.
A titre d'exemple, cette batterie peut être utilisé pour alimenter les petits appareils électroniques et/ou des appareil de faible puissance comme des montres, des thermomètres, des tests de grossesse, des jouets, et/ou des capteurs.For example, this battery can be used to power small electronic devices and/or low-power devices such as watches, thermometers, pregnancy tests, toys, and/or sensors.
La batterie est illustrée à la
Exemple 2 : Batterie primaire sans électrolyte au fer et sans collecteur de courantExample 2: Primary battery without iron electrolyte and without current collector
Cet exemple concerne la fabrication d'une batterie tout solide entièrement biodégradable avec une tension d'environ 0.7 V pour alimenter, de préférence, un appareil qui consomme des microwatts de puissance.This example concerns the manufacture of a fully biodegradable all-solid-state battery with a voltage of approximately 0.7 V to power, preferably, a device that consumes microwatts of power.
L'anode est composée de fer métal, ici nous utilisons du fil de fer pure.The anode is made of iron metal, here we use pure iron wire.
La cathode est formée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant comme suit :
- Du noir de carbone 40% utilisé à la fois comme matériau actif de cathode et comme matériau conducteur,
- du chlorure de sodium (NaCl) 30 % comme agent réactif,
- de la poudre de cellulose 30% comme dans l'exemple 1.
- 40% carbon black used as both cathode active material and conductive material,
- sodium chloride (NaCl) 30% as reactive agent,
- 30% cellulose powder as in example 1.
Préparation du mélange de composants de la cathode :Preparation of the cathode component mixture:
Le noir de carbone, le chlorure de sodium et le poudre de cellulose sont mélangés avec une petite quantité d'eau comme solvant dans une tasse jusqu'à obtenir une pâte noire homogène.Carbon black, sodium chloride and cellulose powder are mixed with a small amount of water as solvent in a cup until a homogeneous black paste is obtained.
La pâte noire homogène est appliquée tout autour du fil de fer de manière à ce qu'une partie du fil de fer reste libre pour obtenir le contact électrique de l'anode. Cet ensemble est laissé sécher en présence ambiante et à température ambiante (en présence d'oxygène de l'air) pour que l'eau s'évapore et la pâte devienne solide.The homogeneous black paste is applied all around the wire so that part of the wire remains free to obtain electrical contact with the anode. This assembly is left to dry in the ambient presence and at room temperature (in the presence of oxygen in the air) so that the water evaporates and the paste becomes solid.
La batterie obtenue correspond au schéma montré à la
Exemple 3 : batterie primaire sans électrolyte au magnésium entièrement biodégradable et sans collecteur de courant utilisant du PVP comme polymèreExample 3: primary battery without fully biodegradable magnesium electrolyte and without current collector using PVP as polymer
Cet exemple concerne la fabrication d'une batterie toute solide et entièrement biodégradable avec une tension d'environ 1.6 V pour alimenter un appareil de faible puissance.This example concerns the manufacture of an all-solid, fully biodegradable battery with a voltage of approximately 1.6 V to power a low-power device.
Cette batterie primaire est composée uniquement de matériaux biodégradables comme le magnésium métal qui est biocompatible et biodégradable. Le graphite qui est une matière non toxique utilisée, le polyvinylpyrrolidone (PVP) est un polymère biodégradable et biocompatible et le chlorure de sodium est également comestible et utilisé dans les aliments.This primary battery is made only of biodegradable materials such as magnesium metal which is biocompatible and biodegradable. The graphite which is a non-toxic material used, polyvinylpyrrolidone (PVP) is a biodegradable and biocompatible polymer and sodium chloride is also edible and used in foods.
Pour l'anode du fil de magnésium est utilisé comme dans l'exemple 1.For the anode magnesium wire is used as in example 1.
La cathode est formée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant comme suit :
- Graphite 40% comme matériau actif,
- le chlorure de sodium (NaCl) 30 % comme agent oxydant,
- polyvinylpyrrolidone (PVP) 30% comme liant.
- Graphite 40% as active material,
- sodium chloride (NaCl) 30% as oxidizing agent,
- polyvinylpyrrolidone (PVP) 30% as binder.
Préparation du mélange de composants de la cathode :Preparation of the cathode component mixture:
Le graphite, le chlorure de sodium, la poudre de polyvinylpyrrolidone et une petite quantité d'eau comme solvant sont mélangés dans un bécher jusqu'à obtenir un liquide visqueux homogène.Graphite, sodium chloride, polyvinylpyrrolidone powder and a small amount of water as solvent are mixed in a beaker until a homogeneous viscous liquid is obtained.
La batterie est assemblée comme décrit pour les exemples précédents, en appliquant le liquide visqueux homogène autour du fil de magnésium. La
Exemple 4 : batterie primaire sans électrolyte au magnésium entièrement biodégradable et sans collecteur de courant utilisant duExample 4: primary battery without fully biodegradable magnesium electrolyte and without current collector using carboxymethylcarboxymethyl cellulose comme polymèrecellulose as a polymer
Cet exemple concerne la fabrication d'une batterie toute solide et entièrement biodégradable avec une tension d'environ 1.6 V pour alimenter un appareil de faible puissance.This example concerns the manufacture of an all-solid, fully biodegradable battery with a voltage of approximately 1.6 V to power a low-power device.
Cette batterie primaire est composée uniquement de matériaux biodégradables comme le magnésium métal qui est biocompatible et biodégradable. Le graphite qui est une matière non toxique utilisée, le polyvinylpyrrolidone (PVP) est un polymère biodégradable et biocompatible et le chlorure de sodium est également comestible et utilisé dans les aliments.This primary battery is made only of biodegradable materials such as magnesium metal which is biocompatible and biodegradable. The graphite which is a non-toxic material used, polyvinylpyrrolidone (PVP) is a biodegradable and biocompatible polymer and sodium chloride is also edible and used in food.
Pour l'anode du fil de magnésium est utilisé comme dans l'exemple 1.For the anode magnesium wire is used as in example 1.
La cathode est formée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant comme suit :
- noire de carbone 40% comme matériau actif,
- le chlorure de sodium (NaCl) 30 % comme agent oxydant,
- carboxymethyl cellulose (CMC) 30% comme liant.
- carbon black 40% as active material,
- sodium chloride (NaCl) 30% as oxidizing agent,
- carboxymethyl cellulose (CMC) 30% as binder.
Préparation du mélange de composants de la cathode :Preparation of the cathode component mixture:
Le graphite, le chlorure de sodium, la poudre de polyvinylpyrrolidone et une petite quantité d'eau comme solvant sont mélangés dans un bécher jusqu'à obtenir un liquide visqueux homogène.Graphite, sodium chloride, polyvinylpyrrolidone powder and a small amount of water as solvent are mixed in a beaker until a homogeneous viscous liquid is obtained.
La batterie est assemblée comme décrit pour les exemples précédentes, en appliquant le liquid visqueux homogène autour du fil de magnésium. La
ExempleExample 5:5: batterie primaire sans électrolyte au lithiumprimary battery without lithium electrolyte
Cet exemple concerne une batterie lithium-ion sans électrolyte avec une tension d'environ 3V est fabriquée pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion. Cette batterie peut être rechargeable.This example involves an electrolyte-free lithium-ion battery with a voltage of approximately 3V being manufactured to power a device that uses a lithium-ion battery today. This battery can be rechargeable.
L'anode est composée de lithium métal.The anode is made of lithium metal.
La cathode comporte un matériau actif, agent réactif et un liant comme suit :
- Du noir de carbone 50% comme matériau actif,
- Le chlorure de lithium (LiCl) 20 % comme agent réactif,
- Le fluorure de polyvinylidène (PVDF) 30% comme liant.
- 50% carbon black as active material,
- Lithium chloride (LiCl) 20% as reactive agent,
- Polyvinylidene fluoride (PVDF) 30% as binder.
Préparation du mélange de composants de la cathode :Preparation of the cathode component mixture:
Les composants de la cathode cités ci-dessus sont mélangé, sous ambiance inerte, privée d'oxygène et d'humidité, dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versé sur une surface plane et laissé sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme. Ensuite, un disque est découpé depuis le mélange de cathode séchée.The components of the cathode cited above are mixed, under an inert atmosphere, deprived of oxygen and humidity, in a beaker with acetone as solvent which dissolves the PVDF until obtaining a homogeneous black viscous liquid then the Liquid is poured onto a flat surface and allowed to dry slowly to form a uniform thin polymer film. Next, a disk is cut from the dried cathode mixture.
En absence d'oxygène et d'humidité, la batterie est assemblée dans une pile bouton aux dimensions définies par la norme internationale. La pile vide comporte une partie négative et une partie positive entre lesquelles les composants de la batterie seront assemblés.In the absence of oxygen and humidity, the battery is assembled into a button cell with dimensions defined by the international standard. The empty battery has a negative part and a positive part between which the battery components will be assembled.
Un disque de lithium métal (anode) est ajouté à l’intérieur de la partie négative, puis le disque de la cathode est mis directement en contact avec l'anode. Ensuite, le disque collecteur de courant et un ressort sont mis sur la cathode et l'ensemble est fermé hermétiquement à l'aide de la partie positive de la pile à bouton standard. Enfin, la pile bouton est serti à l'aide d'une sertisseuse ce qui va sceller définitivement la pile et la rendre étanche à l'air et à l'eau.A lithium metal disk (anode) is added inside the negative part, then the cathode disk is placed directly in contact with the anode. Then the current collector disk and a spring are placed on the cathode and the assembly is sealed using the positive part of the standard button cell. Finally, the button battery is crimped using a crimper which will permanently seal the battery and make it airtight and watertight.
La
Cette batterie peut alimenter des appareils de faible puissance et de haute puissance comme des montres, des thermomètres, des tests de grossesse, des jouets, des capteurs, des leds, des contrôleurs, un smartphone, un véhicule électrique et par extension tous les appareils qui utilisent au moins une batterie primaire ou rechargeable de 3V.This battery can power low power and high power devices like watches, thermometers, pregnancy tests, toys, sensors, LEDs, controllers, smartphone, electric vehicle and by extension all devices that use at least one 3V primary or rechargeable battery.
Exemple 6 : batterie primaire sans électrolyte au sodiumExample 6: primary battery without sodium electrolyte
Cet exemple concerne la fabrication d'une batterie sodium-ion sans électrolyte avec une tension d'environ 2,7V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion et qui peut être rechargeable.This example concerns the manufacture of an electrolyte-free sodium-ion battery with a voltage of approximately 2.7V to power a device that today uses a lithium-ion battery and can be rechargeable.
L'anode est composée de sodium métal.The anode is made of sodium metal.
La cathode est composée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant qui sont:
- Le noir de carbone 50% comme matériau actif,
- Le chlorure de sodium (NaCl) 20 % comme agent réactif,
- Le fluorure de polyvinylidène (PVDF) 30% comme liant.
- Carbon black 50% as active material,
- Sodium chloride (NaCl) 20% as reactive agent,
- Polyvinylidene fluoride (PVDF) 30% as binder.
Préparation du mélange de composants de la cathodePreparation of the cathode component mixture
Les composants de la cathode cités ci-dessus sont mélangé, sous ambiance protégée comme dans l'exemple 5, dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versé sur une surface plane et laissé sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme. Ensuite, un disque est découpé depuis le mélange de cathode séchée.The components of the cathode cited above are mixed, under a protected environment as in example 5, in a beaker with acetone as a solvent which dissolves the PVDF until a homogeneous black viscous liquid is then poured. on a flat surface and allowed to dry slowly to form a uniform thin polymer film. Next, a disk is cut from the dried cathode mixture.
L'assemblage de la batterie se fait dans les parties vides d'une pile à bouton de manière analogue à ce qui a été décrit à l'exemple 4. La pile a bouton est illustrée à la
Exemple 7 : batterie primaire sans électrolyte au calciumExample 7: primary battery without calcium electrolyte
Cet exemple concerne la fabrication d'une batterie calcium-ion sans électrolyte pour avec une tension d'environ 2,8V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion et qui peut être rechargeable.This example concerns the manufacture of a calcium-ion battery without electrolyte for with a voltage of approximately 2.8V to power a device which today uses a lithium-ion battery and which can be rechargeable.
L'anode est composée de calcium métal.The anode is made of calcium metal.
La cathode est composée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant qui sont :
- Le noir de carbone 50% comme matériau actif,
- Le chlorure de calcium (CaCl2) 20 % comme agent réactif,
- Le fluorure de polyvinylidène (PVDF) 30% comme liant.
- Carbon black 50% as active material,
- Calcium chloride (CaCl 2 ) 20% as reactive agent,
- Polyvinylidene fluoride (PVDF) 30% as binder.
Préparation du mélange de composants de la cathode :Preparation of the cathode component mixture:
Les composants de la cathode cités ci-dessus sont mélangé, sous ambiance protégée, dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versé sur une surface plane et laissé sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme. Ensuite, un disque est découpé depuis le mélange de cathode séchée.The components of the cathode cited above are mixed, in a protected environment, in a beaker with acetone as solvent which dissolves the PVDF until obtaining a homogeneous black viscous liquid then the liquid is poured onto a flat surface and left dry slowly to form a uniform thin polymer film. Next, a disk is cut from the dried cathode mixture.
L'assemblage de la batterie se fait dans les parties vides d'une pile à bouton de manière analogue à ce qui a été décrit à l'exemple 4.The battery is assembled in the empty parts of a button cell in a manner similar to what was described in Example 4.
Exemple 8 : batterie primaire sans électrolyte au potassiumExample 8: primary battery without potassium electrolyte
L'anode est composée de potassium métal.The anode is made of potassium metal.
La cathode est composée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant qui sont :
- Le noir de carbone 50% comme matériau actif,
- Le chlorure de potassium (KCl) 20 % comme agent réactif,
- Le fluorure de polyvinylidène (PVDF) 30% comme liant.
- Carbon black 50% as active material,
- Potassium chloride (KCl) 20% as reactive agent,
- Polyvinylidene fluoride (PVDF) 30% as binder.
La préparation de la cathode et l'assemblage de la batterie dans une pile à bouton sont effectués selon les étapes décrites dans les exemples 4-6. La pile a bouton est illustrée à la
Exemple 9 : batterie secondaire sans électrolyte au lithiumExample 9: secondary battery without lithium electrolyte
Cet exemple concerne une batterie lithium-ion sans électrolyte d'une tension d'environ 3.3 V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion. La batterie peut être rechargeable.This example concerns a lithium-ion battery without electrolyte with a voltage of approximately 3.3 V to power a device which today uses a lithium-ion battery. The battery can be rechargeable.
L'anode est composée de lithium métal.The anode is made of lithium metal.
La cathode est composée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant qui sont :
- Du lithium-fer-phosphate (LFP) 50% comme matériau actif,
- le chlorure de lithium (LiCl) 20 % comme agent oxydant,
- fluorure de polyvinylidène (PVDF) 30% comme liant.
- Lithium-iron-phosphate (LFP) 50% as active material,
- lithium chloride (LiCl) 20% as oxidizing agent,
- polyvinylidene fluoride (PVDF) 30% as binder.
Exemple 10 : batterie secondaire sans électrolyte au lithiumExample 10: secondary battery without lithium electrolyte
Cet exemple concerne une batterie lithium-ion sans électrolyte d'une tension d'environ 3.3 V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion. La batterie peut être rechargeable.This example concerns a lithium-ion battery without electrolyte with a voltage of approximately 3.3 V to power a device which today uses a lithium-ion battery. The battery can be rechargeable.
L'anode est composée de lithium métal.The anode is made of lithium metal.
La cathode est composée d'un matériau actif, d'un agent réactif et d'un liant qui sont :
- Du dioxide de manganese (MnO2) 45 % comme matériau
- carbone SP 10 % comme agent conducteur
- le chlorure de lithium (LiCl) 20 % comme agent oxydant,
- fluorure de polyvinylidène (PVDF) 25% comme liant.
- Manganese dioxide (MnO2) 45% as material
- carbon SP 10% as conductive agent
- lithium chloride (LiCl) 20% as oxidizing agent,
- polyvinylidene fluoride (PVDF) 25% as binder.
La préparation de la cathode et l'assemblage de la batterie dans une pile à bouton sont effectués selon les étapes décrites dans les exemples 4-6.The preparation of the cathode and the assembly of the battery into a button cell are carried out according to the steps described in Examples 4-6.
EXEMPLE 11 - batterie secondaire sans électrolyte au lithium :EXAMPLE 11 - secondary battery without lithium electrolyte:
Dans cet exemple, nous montrons comment construire une batterie lithium-ion sans électrolyte pour avec une tension d'environ 3,3 V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion et qui peut être rechargeableIn this example we show how to build a lithium-ion battery without electrolyte for with a voltage of approximately 3.3 V to power a device that today uses a lithium-ion battery and can be rechargeable
l'anode est composée de lithium métalthe anode is made of lithium metal
la cathode est composée d'une matériau actif + agent conducteur +agent oxydant + liant + additif ionique qui sont :the cathode is composed of an active material + conductive agent + oxidizing agent + binder + ionic additive which are:
lithium-fer-phosphate (LiFePO4) 45% comme matériau actiflithium-iron-phosphate (LiFePO4) 45% as active material
carbone SP 10 % comme agent conducteurcarbon SP 10% as conductive agent
Li7La3Zr2O12 (LLZO) comme additif ioniqueLi7La3Zr2O12 (LLZO) as an ionic additive
chlorure de lithium (LiCl) 20 % comme agent oxydantlithium chloride (LiCl) 20% as oxidizing agent
fluorure de polyvinylidène (PVDF) 25% comme liantpolyvinylidene fluoride (PVDF) 25% as binder
la préparation est très facile, il suffit de mélanger les composants le la cathode cités ci-dessus dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versée sur une surface plane et laissée sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme.the preparation is very easy, just mix the components of the cathode mentioned above in a beaker with acetone as a solvent which dissolves the PVDF until you obtain a homogeneous black viscous liquid then the liquid is poured onto a surface flat and allowed to dry slowly to form a uniform thin polymer film.
l'assemblage de la batterie se fait dans une pile bouton au dimensions déjà défini par la norme internationale.the assembly of the battery is done in a button cell with dimensions already defined by the international standard.
nous commençons par mettre un disque de lithium métal à l’intérieur de la partie négative case, puis nous mettons par dessus le lithium le disque de cathode directement en contact avec le lithium, les deux disque de lithium et de cathode sont au dimension du négative case de sorte qui puissent s’introduire à l’intérieur du creux.we start by putting a lithium metal disc inside the negative case part, then we put on top of the lithium the cathode disc directly in contact with the lithium, the two lithium and cathode discs are the size of the negative box so that they can fit inside the hollow.
Puis par dessus la cathode nous mettons un disque de collecteur de courant,Then on top of the cathode we put a current collector disk,
puis par dessus nous mettons un spring,then on top we put a spring,
puis nous refermons l’ensemble avec le positive case,then we close the whole thing with the positive case,
enfin nous sertissons la pile bouton avec une sertisseuse ce qui va sceller définitivement la pile et la rendre étanche à l’air et à l’eau.finally we crimp the button battery with a crimper which will permanently seal the battery and make it airtight and watertight.
EXEMPLE 12 - batterie secondaire sans électrolyte au lithium :EXAMPLE 12 - secondary battery without lithium electrolyte:
Dans cet exemple, nous montrons comment construire une batterie lithium-ion sans électrolyte pour avec une tension d'environ 3 V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion et qui peut être rechargeable.In this example we show how to build an electrolyte-free lithium-ion battery with a voltage of around 3V to power a device that today uses a lithium-ion battery and can be rechargeable.
l'anode est composée de lithium métalthe anode is made of lithium metal
la cathode est composée d'une matériau actif + agent conducteur + agent oxydant + liant + additif ionique qui sont :the cathode is composed of an active material + conductive agent + oxidizing agent + binder + ionic additive which are:
dioxyde de manganèse (MnO2) 40% comme matériau actifmanganese dioxide (MnO2) 40% as active material
carbone SP 10 % comme agent conducteurcarbon SP 10% as conductive agent
Li7La3Zr2O12 (LLZO) 10% comme additif ioniqueLi7La3Zr2O12 (LLZO) 10% as ionic additive
chlorure de lithium (LiCl) 15 % comme agent oxydantlithium chloride (LiCl) 15% as oxidizing agent
fluorure de polyvinylidène (PVDF) 25% comme liantpolyvinylidene fluoride (PVDF) 25% as binder
la préparation est très facile, il suffit de mélanger les composants cités ci-dessus dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versée sur une surface plane et laissée sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme.the preparation is very easy, just mix the components mentioned above in a beaker with acetone as solvent which dissolves the PVDF until you obtain a homogeneous black viscous liquid then the liquid is poured onto a flat surface and left dry slowly to form a uniform thin polymer film.
l'assemblage de la batterie se fait dans une pile bouton au dimensions déjà défini par la norme internationale.the assembly of the battery is done in a button cell with dimensions already defined by the international standard.
nous commençons par mettre un disque de lithium métal à l’intérieur de la partie négative case, puis nous mettons par dessus le lithium le disque de cathode directement en contact avec le lithium, les deux disque de lithium et de cathode sont au dimension du négative case de sorte qui puissent s’introduire à l’intérieur du creux.we start by putting a lithium metal disc inside the negative case part, then we put on top of the lithium the cathode disc directly in contact with the lithium, the two lithium and cathode discs are the size of the negative box so that they can fit inside the hollow.
Puis par dessus la cathode nous mettons un disque de collecteur de courant,Then on top of the cathode we put a current collector disk,
puis par dessus nous mettons un spring,then on top we put a spring,
puis nous refermons l’ensemble avec le positive case,then we close the whole thing with the positive case,
enfin nous sertissons la pile bouton avec une sertisseuse ce qui va sceller définitivement la pile et la rendre étanche à l’air et à l’eau.-finally we crimp the button battery with a crimper which will permanently seal the battery and make it airtight and watertight.-
EXEMPLE 13 - batterie secondaire sans électrolyte au lithium avec anode en graphite :EXAMPLE 13 - secondary battery without lithium electrolyte with graphite anode:
Dans cet exemple, nous montrons comment construire une batterie lithium-ion sans électrolyte pour avec une tension d'environ 3,3 V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion et qui peut être rechargeable.In this example we show how to build an electrolyte-free lithium-ion battery with a voltage of around 3.3V to power a device that today uses a lithium-ion battery and can be rechargeable.
graphite 60% comme matériau actifgraphite 60% as active material
fluorure de polyvinylidène (PVDF) 30% comme liantpolyvinylidene fluoride (PVDF) 30% as binder
Li7La3Zr2O12 (LLZO) 10% comme additif ioniqueLi7La3Zr2O12 (LLZO) 10% as ionic additive
la cathode est composée d'une matériau actif + agent oxydant + liant + additif ionique qui sont :the cathode is composed of an active material + oxidizing agent + binder + ionic additive which are:
lithium-fer-phosphate (LiFePO4) 40% comme matériau actiflithium-iron-phosphate (LiFePO4) 40% as active material
carbone SP 10 % comme agent conducteurcarbon SP 10% as conductive agent
Li7La3Zr2O12 (LLZO) 10% comme additif ioniqueLi7La3Zr2O12 (LLZO) 10% as ionic additive
chlorure de lithium (LiCl) 15 % comme agent oxydantlithium chloride (LiCl) 15% as oxidizing agent
fluorure de polyvinylidène (PVDF) 25% comme liantpolyvinylidene fluoride (PVDF) 25% as binder
la préparation est très facile, il suffit de mélanger les composants cités ci-dessus dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versée sur une surface plane et laissée sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme.the preparation is very easy, just mix the components mentioned above in a beaker with acetone as solvent which dissolves the PVDF until you obtain a homogeneous black viscous liquid then the liquid is poured onto a flat surface and left dry slowly to form a uniform thin polymer film.
la préparation est très facile, il suffit de mélanger le graphite et le PVDF dans un bécher avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versée sur une surface plane et laissée sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme.the preparation is very easy, just mix the graphite and the PVDF in a beaker with acetone as solvent which dissolves the PVDF until you obtain a homogeneous black viscous liquid then the liquid is poured onto a flat surface and left to dry slowly to form a uniform thin polymer film.
l'assemblage de la batterie se fait dans une pile bouton au dimensions déjà défini par la norme internationale.the assembly of the battery is done in a button cell with dimensions already defined by the international standard.
nous commençons par mettre un disque de l’anode en graphite préparé à l’intérieur de la partie négative case, puis nous mettons par dessus le disque de cathode directement en contact avec l’anode en graphite , les deux disques sont au dimension du négative case de sorte qui puissent s’introduire à l’intérieur du creux.we start by putting a disk of the prepared graphite anode inside the negative part case, then we put on top the cathode disk directly in contact with the graphite anode, the two disks are the size of the negative box so that they can fit inside the hollow.
Puis par dessus la cathode nous mettons un disque de collecteur de courant,Then on top of the cathode we put a current collector disk,
puis par dessus nous mettons un spring,then on top we put a spring,
puis nous refermons l’ensemble avec le positive case,then we close the whole thing with the positive case,
enfin nous sertissons la pile bouton avec une sertisseuse ce qui va sceller définitivement la pile et la rendre étanche à l’air et à l’eau,finally we crimp the button battery with a crimper which will permanently seal the battery and make it airtight and watertight,
pour activer la batterie il faut ensuite chargé la batterie en maintenant le potentiel (chargepotentiostatique) à 3,3V pendant quelques minutes puis stopper la charger et vérifier si le voltage de la batterie est autour de 3V c’est à dire que la SEI à bien été créer et qu’elle sépare les deux électrodes.to activate the battery you must then charge the battery by maintaining the potential ( potentiostatic charge) at 3.3V for a few minutes then stop charging and check if the battery voltage is around 3V, i.e. the SEI is at been created and that it separates the two electrodes.
Sinon il faut recommencer la procédure jusqu’à ce que le voltage de la batterie est autour 3,3V en circuit ouvert.Otherwise, you must repeat the procedure until the battery voltage is around 3.3V in open circuit.
Lorsque la batterie affiche un voltage de autour de 3V en circuit ouvert alors nous pouvons charger la batterie. When the battery displays a voltage of around 3V in open circuit then we can charge the battery .
EXEMPLE 14 - batterie secondaire sans électrolyte au sodium :EXAMPLE 14 - secondary battery without sodium electrolyte:
Dans cet exemple, nous montrons comment construire une batterie sodium-ion sans électrolyte pour avec une tension d'environ 4,5V pour alimenter un appareil qui utilise aujourd'hui une batterie lithium-ion et qui peut être rechargeable.In this example we show how to build an electrolyte-free sodium-ion battery with a voltage of around 4.5V to power a device that today uses a lithium-ion battery and can be rechargeable.
l'anode est composée de sodium métal.the anode is made of sodium metal.
la cathode est composée d'une matériau actif + agent conducteur + agent oxydant + liant qui sont :the cathode is composed of an active material + conductive agent + oxidizing agent + binder which are:
sodium-vanadium-phosphate-fluorure (NVPF) 45% comme matériau actif et additif ioniquesodium-vanadium-phosphate-fluoride (NVPF) 45% as active material and ionic additive
carbone SP 10 % comme agent conducteurcarbon SP 10% as conductive agent
chlorure de sodium (NaCl) 20 % comme agent oxydantsodium chloride (NaCl) 20% as oxidizing agent
fluorure de polyvinylidène (PVDF) 25% comme liantpolyvinylidene fluoride (PVDF) 25% as binder
la préparation est très facile, il suffit de mélanger les composants cités ci-dessus dans un becker avec de l'acétone comme solvant qui dissout le PVDF jusqu'à obtenir un liquide visqueux noire homogène puis le liquide est versée sur une surface plane et laissée sécher lentement pour former un film polymère mince uniforme.the preparation is very easy, just mix the components mentioned above in a becker with acetone as solvent which dissolves the PVDF until you obtain a homogeneous black viscous liquid then the liquid is poured onto a flat surface and left dry slowly to form a uniform thin polymer film.
l'assemblage de la batterie se fait dans une pile bouton au dimensions déjà défini par la norme internationale.the assembly of the battery is done in a button cell with dimensions already defined by the international standard.
nous commençons par mettre un disque de sodium métal à l’intérieur de la partie négative case, puis nous mettons par dessus le lithium le disque de cathode directement en contact avec le sodium, les deux disque de sodium et de cathode sont au dimension du négative case de sorte qui puissent s’introduire à l’intérieur du creux.we start by putting a sodium metal disc inside the negative box part, then we put on top of the lithium the cathode disc directly in contact with the sodium, the two sodium and cathode discs are the size of the negative box so that they can fit inside the hollow.
Puis par dessus la cathode nous mettons un disque de collecteur de courantThen on top of the cathode we put a current collector disk
puis par dessus nous mettons un springthen on top we put a spring
puis nous refermons l’ensemble avec le positive casethen we close the whole thing with the positive case
enfin nous sertissons la pile bouton avec une sertisseuse ce qui va sceller définitivement la pile et la rendre étanche à l’air et à l’eau.finally we crimp the button battery with a crimper which will permanently seal the battery and make it airtight and watertight.
Claims (12)
- la mise à disposition d'un mélange cathodique de composants comportant un matériau actif de cathode et un agent réactif, ledit mélange de composants fournissant de préférence au moins les constituants d'une cathode, et ledit mélange de composants comportant au moins un matériau conducteur;
- la mise à disposition d'une anode;
- l'induction de la formationin situd'une couche de passivation fonctionnant comme séparateur entre l'anode et la cathode.
- providing a cathode mixture of components comprising a cathode active material and a reactive agent, said mixture of components preferably providing at least the constituents of a cathode, and said mixture of components comprising at least one conductive material;
- the provision of an anode;
- the induction of the in situ formation of a passivation layer functioning as a separator between the anode and the cathode.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| FR2209559A FR3139950A1 (en) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | A solid state battery and a method of manufacturing the battery |
| PCT/EP2023/076103 WO2024062050A1 (en) | 2022-09-21 | 2023-09-21 | Solid-state battery and method for manufacturing the battery |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2209559 | 2022-09-21 | ||
| FR2209559A FR3139950A1 (en) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | A solid state battery and a method of manufacturing the battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3139950A1 true FR3139950A1 (en) | 2024-03-22 |
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ID=85222521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2209559A Pending FR3139950A1 (en) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | A solid state battery and a method of manufacturing the battery |
Country Status (2)
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| WO (1) | WO2024062050A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3937635A (en) | 1975-01-09 | 1976-02-10 | Wilson Greatbatch | Lithium-iodine battery |
| WO2017023884A1 (en) | 2015-08-03 | 2017-02-09 | The Research Foundation For The State University Of New York | Solid-state silver-lithium / iodine dual-function battery formed via self-assembly |
| WO2018231731A2 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-20 | The Regents Of The University Of California | Self-forming solid state batteries and self-healing solid electrolytes |
-
2022
- 2022-09-21 FR FR2209559A patent/FR3139950A1/en active Pending
-
2023
- 2023-09-21 WO PCT/EP2023/076103 patent/WO2024062050A1/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3937635A (en) | 1975-01-09 | 1976-02-10 | Wilson Greatbatch | Lithium-iodine battery |
| WO2017023884A1 (en) | 2015-08-03 | 2017-02-09 | The Research Foundation For The State University Of New York | Solid-state silver-lithium / iodine dual-function battery formed via self-assembly |
| WO2018231731A2 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-20 | The Regents Of The University Of California | Self-forming solid state batteries and self-healing solid electrolytes |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BRODD R: "Batteries, 1977 to 2002", JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY, 26 January 2004 (2004-01-26), XP093041716, Retrieved from the Internet <URL:https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1.1641042/pdf> [retrieved on 20230424] * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024062050A1 (en) | 2024-03-28 |
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