[go: up one dir, main page]

FR3030123A1 - LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME - Google Patents

LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME Download PDF

Info

Publication number
FR3030123A1
FR3030123A1 FR1462475A FR1462475A FR3030123A1 FR 3030123 A1 FR3030123 A1 FR 3030123A1 FR 1462475 A FR1462475 A FR 1462475A FR 1462475 A FR1462475 A FR 1462475A FR 3030123 A1 FR3030123 A1 FR 3030123A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
carbon black
acid
preparing
positive electrode
lithium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR1462475A
Other languages
French (fr)
Inventor
Jean-Frederic Martin
Hugo Mauchamp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1462475A priority Critical patent/FR3030123A1/en
Priority to PCT/FR2015/053246 priority patent/WO2016097516A1/en
Publication of FR3030123A1 publication Critical patent/FR3030123A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • H01M4/622Binders being polymers
    • H01M4/623Binders being polymers fluorinated polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon les étapes suivantes : - préparation d'une encre d'électrode positive comprenant du noir de carbone, un liant polymère et un matériau actif lithié d'électrode positive ; dépôt de cette encre d'électrode positive sur un premier collecteur de courant ; préparation d'une encre d'électrode négative comprenant un matériau actif d'électrode négative et un liant polymère ; - dépôt de cette encre d'électrode négative sur un deuxième collecteur de courant ; - formation d'un empilement comprenant successivement l'électrode positive, un séparateur d'électrodes, et l'électrode négative ; - introduction d'un électrolyte dans le séparateur d'électrodes ; - obtention de l'accumulateur au lithium ; caractérisé en ce que le noir de carbone de l'électrode positive est préalablement obtenu par : - traitement acide du noir de carbone ; - rinçage du noir de carbone traité acide avec de l'eau ; - séchage du noir de carbone traité acide. L'invention concerne également l'accumulateur au lithium obtenu par ce procédé et son utilisation à un potentiel supérieur à 4,5 V par rapport au potentiel du couple Li/Li+.The present invention relates to a method for preparing a lithium battery according to the following steps: - preparing a positive electrode ink comprising carbon black, a polymeric binder and a lithiated positive electrode active material; depositing this positive electrode ink on a first current collector; preparing a negative electrode ink comprising a negative electrode active material and a polymeric binder; depositing this negative electrode ink on a second current collector; forming a stack successively comprising the positive electrode, an electrode separator and the negative electrode; introduction of an electrolyte into the electrode separator; obtaining the lithium accumulator; characterized in that the carbon black of the positive electrode is previously obtained by: - acid treatment of the carbon black; - rinsing acid treated carbon black with water; drying acid treated carbon black. The invention also relates to the lithium accumulator obtained by this method and its use at a potential greater than 4.5 V relative to the potential of the Li / Li + couple.

Description

1 ACCUMULATEUR AU LITHIUM ET SON PROCEDE DE PREPARATION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un accumulateur au lithium dont l'électrode positive comprend du noir de carbone ayant préalablement subi un traitement acide. Ce type d'accumulateur est particulièrement adapté pour fonctionner à un potentiel supérieur à 4,5 volts.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a lithium battery whose positive electrode comprises carbon black having previously undergone acid treatment. This type of accumulator is particularly adapted to operate at a potential greater than 4.5 volts.

ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Les accumulateurs au lithium comprennent généralement l'empilement suivant : une électrode positive ; un séparateur d'électrodes comprenant un électrolyte ; - une électrode négative. Ces accumulateurs fonctionnent par insertion et désinsertion d'ions lithium entre les matériaux d'électrodes. Les ions lithium passent d'une électrode à l'autre via l'électrolyte qui, en revanche, ne permet pas la conduction d'électrons. Les électrons sont acheminés vers un circuit externe au moyen de collecteurs de courant associés aux électrodes. Afin d'optimiser la conduction des électrons, les électrodes comprennent également des additifs conducteurs tels que le noir de carbone. Cependant, ces additifs favorisent la dégradation de l'électrolyte lorsque l'accumulateur est utilisé à un potentiel élevé, par exemple au-delà de 4,5 volts vs. Li. Dans ces conditions d'utilisation, Zhang et al (Journal of Power Sources, 2013, 227) ont notamment mis en évidence : la détérioration de la réversibilité de la capacité résultant de la décomposition de l'électrolyte (LiPF6) et l'intercalation d'ions PF6- ; la dégradation de la stabilité en cyclage. Par ailleurs, Zhang et al (Journal of Power Sources, 2013, 227) ont également observé que l'augmentation du nombre d'atomes d'oxygène à la surface du carbone (en l'espèce du graphène) diminue ses performances.STATE OF THE PRIOR ART Lithium batteries generally comprise the following stack: a positive electrode; an electrode separator comprising an electrolyte; a negative electrode. These accumulators operate by insertion and de-insertion of lithium ions between the electrode materials. Lithium ions pass from one electrode to another via the electrolyte which, on the other hand, does not allow the conduction of electrons. The electrons are routed to an external circuit by means of current collectors associated with the electrodes. In order to optimize the conduction of electrons, the electrodes also include conductive additives such as carbon black. However, these additives promote the degradation of the electrolyte when the battery is used at a high potential, for example above 4.5 volts. Li under these conditions of use, Zhang et al (Journal of Power Sources, 2013, 227) have highlighted in particular: the deterioration of the reversibility of the capacity resulting from the decomposition of the electrolyte (LiPF6) and the intercalation of PF6- ions; the degradation of the stability in cycling. Moreover, Zhang et al (Journal of Power Sources, 2013, 227) have also observed that increasing the number of oxygen atoms on the carbon surface (in this case graphene) decreases its performance.

3030123 2 Afin d'améliorer les performances des matériaux conducteurs régulièrement utilisés dans les électrodes, des traitements thermiques sous gaz inerte ont été mis au point (US 2005/0063893).In order to improve the performance of conducting materials regularly used in the electrodes, heat treatments under inert gas have been developed (US 2005/0063893).

5 Quoi qu'il en soit, il existe toujours un besoin d'améliorer les propriétés et la stabilité des conducteurs électroniques utilisés dans les accumulateurs, notamment pour un potentiel de fonctionnement élevé. La présente invention permet de résoudre ce problème, grâce à l'utilisation de noir de 10 carbone spécifique qui diminue drastiquement les phénomènes de dégradation à potentiel élevé. EXPOSE DE L'INVENTION 15 Le Demandeur a développé un accumulateur au lithium mettant en oeuvre un additif conducteur permettant son utilisation à potentiel élevé sans diminuer sa durée de vie. Les propriétés de cet additif conducteur découlent directement d'un traitement préalable dans une solution acide.In any event, there is still a need to improve the properties and stability of the electronic conductors used in the accumulators, especially for a high operating potential. The present invention solves this problem, thanks to the use of specific carbon black which drastically decreases the high potential degradation phenomena. SUMMARY OF THE INVENTION The Applicant has developed a lithium battery using a conductive additive allowing its use at high potential without reducing its life. The properties of this conductive additive arise directly from a pretreatment in an acidic solution.

20 Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de préparation d'un accumulateur au lithium comprenant les étapes suivantes : - préparation d'une encre d'électrode positive comprenant du noir de carbone, un liant polymère et un matériau actif lithié d'électrode positive ; 25 - dépôt de cette encre d'électrode positive sur un premier collecteur de courant ; - préparation d'une encre d'électrode négative comprenant un matériau actif, de préférence lithié, d'électrode négative et un liant polymère ; - dépôt de cette encre d'électrode négative sur un deuxième collecteur de courant ; - formation d'un empilement comprenant successivement l'électrode positive, un 30 séparateur d'électrodes, et l'électrode négative ; - introduction d'un électrolyte dans le séparateur d'électrodes ; - obtention de l'accumulateur au lithium. Selon l'invention, le noir de carbone de l'électrode positive est préalablement obtenu 35 par : optionnellement lavage du noir de carbone avec de l'eau ; - traitement acide du noir de carbone optionnellement lavé ; 3030123 3 rinçage du noir de carbone traité acide avec de l'eau, avantageusement de l'eau dé-ionisée ; séchage du noir de carbone traité acide.More specifically, the present invention relates to a method of preparing a lithium battery comprising the steps of: - preparing a positive electrode ink comprising carbon black, a polymeric binder and a lithiated electrode active material positive; Depositing this positive electrode ink on a first current collector; - preparing a negative electrode ink comprising an active material, preferably lithiated, negative electrode and a polymeric binder; depositing this negative electrode ink on a second current collector; forming a stack successively comprising the positive electrode, an electrode separator, and the negative electrode; introduction of an electrolyte into the electrode separator; - Obtaining the lithium battery. According to the invention, the carbon black of the positive electrode is previously obtained by: optionally washing carbon black with water; acid treatment of the optionally washed carbon black; Rinsing acid-treated carbon black with water, preferably de-ionized water; drying acid treated carbon black.

5 Dans cet accumulateur, les premier et deuxième collecteurs de courant sont bien entendu en contact avec la face de l'électrode opposée au séparateur d'électrodes. L'invention concerne également l'accumulateur au lithium résultant de ce procédé.In this accumulator, the first and second current collectors are of course in contact with the face of the electrode opposite to the electrode separator. The invention also relates to the lithium battery resulting from this process.

10 De manière avantageuse, il s'agit d'un accumulateur au lithium ion. Il ne s'agit pas d'un accumulateur lithium-air. De manière générale, l'électrode positive comprend au moins : 75 à 98 % en poids d'un matériau actif d'électrode positive, avantageusement 85 à 15 98 % en poids, par rapport au poids de l'électrode ; et au moins 1 à 15 % en poids de noir de carbone traité acide, avantageusement 1 à 5 % en poids, par rapport au poids de l'électrode. Le noir de carbone de l'électrode positive présente des propriétés résultant du 20 traitement acide. Ce traitement acide modifie la surface du noir de carbone en augmentant notamment le nombre d'atomes d'oxygène en surface et l'acidification de ces groupes.Advantageously, it is a lithium ion accumulator. It is not a lithium-air accumulator. In general, the positive electrode comprises at least: 75 to 98% by weight of a positive electrode active material, preferably 85 to 98% by weight, based on the weight of the electrode; and at least 1 to 15% by weight of acid-treated carbon black, preferably 1 to 5% by weight, based on the weight of the electrode. The carbon black of the positive electrode has properties resulting from the acid treatment. This acid treatment modifies the surface of the carbon black, in particular by increasing the number of surface oxygen atoms and the acidification of these groups.

25 Le noir de carbone est avantageusement traité par immersion dans une solution aqueuse comprenant un acide choisi dans le groupe comprenant l'acide nitrique HNO3, l'acide sulfurique H2SO4, l'acide chlorhydrique HCI, l'acide bromhydrique HBr, et l'acide fluorhydrique HF.The carbon black is advantageously treated by immersion in an aqueous solution comprising an acid selected from the group consisting of nitric acid HNO 3, sulfuric acid H 2 SO 4, hydrochloric acid HCl, hydrobromic acid HBr, and acid hydrofluoric HF.

30 De manière avantageuse, l'acide est l'acide nitrique. Le pH de la solution acide est avantageusement inférieur à 4, plus avantageusement inférieur à 2.Advantageously, the acid is nitric acid. The pH of the acid solution is advantageously less than 4, more preferably less than 2.

35 Selon un mode de réalisation particulier, 1 à 200 grammes de noir de carbone sont immergés dans la solution acide par litre de solution acide, plus avantageusement 10 à 100 grammes.In a particular embodiment, 1 to 200 grams of carbon black are immersed in the acid solution per liter of acidic solution, more preferably 10 to 100 grams.

3030123 4 Durant le traitement, le pH est maintenu entre les valeurs indiquées ci-dessus. La durée du traitement acide du noir de carbone est avantageusement comprise entre 12 et 48 heures, plus avantageusement entre 24 et 36 heures.During the treatment, the pH is maintained between the values indicated above. The duration of the acid treatment of the carbon black is advantageously between 12 and 48 hours, more advantageously between 24 and 36 hours.

5 La température du traitement acide du noir de carbone est avantageusement comprise entre 0 et 40 °C, plus avantageusement entre 20 et 30 °C. Une fois le noir de carbone traité avec une solution acide, il est séparé de la solution 10 acide, avantageusement par filtration. Le noir de carbone traité acide est ensuite rincé puis séché. Comme déjà indiqué, le rinçage est avantageusement réalisé avec de l'eau dé-ionisée.The temperature of the acid treatment of the carbon black is preferably from 0 to 40 ° C, more preferably from 20 to 30 ° C. Once the carbon black is treated with an acidic solution, it is separated from the acidic solution, advantageously by filtration. The acid-treated carbon black is then rinsed and dried. As already indicated, the rinsing is advantageously carried out with deionized water.

15 Le séchage peut être réalisé à une température comprise entre 80 et 200 °C. Il peut notamment être réalisé sous vide ou dans une étuve. Selon un mode de réalisation particulier, le traitement acide du noir de carbone peut comprendre les étapes suivantes : 20 - préparer une solution acide telle que décrite ci-dessus ; - placer du noir de carbone dans cette solution acide, avantageusement une solution d'acide nitrique ; - maintenir le noir de carbone dans la solution acide sous agitation mécanique pendant une durée comprise entre 5 et 10 heures, et à une température 25 avantageusement comprise entre 0 et 40 °C ; - optionnellement, laisser le noir de carbone dans la solution acide sans agitation mécanique pendant une durée comprise entre 12 et 48 heures, et à une température avantageusement comprise entre 0 et 40 °C ; - filtrer le noir de carbone ; 30 - rincer le noir de carbone, préférentiellement avec de l'eau pouvant être dé- ionisée ; - sécher le noir de carbone.Drying can be carried out at a temperature between 80 and 200 ° C. It can especially be carried out under vacuum or in an oven. According to a particular embodiment, the acid treatment of the carbon black may comprise the following steps: - preparing an acidic solution as described above; placing carbon black in this acidic solution, advantageously a nitric acid solution; - maintain the carbon black in the acid solution with mechanical stirring for a period of between 5 and 10 hours, and at a temperature advantageously between 0 and 40 ° C; - Optionally, leave the carbon black in the acid solution without mechanical stirring for a period of between 12 and 48 hours, and at a temperature advantageously between 0 and 40 ° C; - filter the carbon black; Rinsing the carbon black, preferably with water which can be deionized; - Dry the carbon black.

3 03 0 1 2 3 5 Le noir de carbone, avant ou après le traitement acide, se présente avantageusement sous la forme d'une poudre. Sa surface spécifique (BET, Brunauer-Emmett-Teller) est avantageusement comprise entre 10 et 800 m2/g, et encore plus avantageusement entre 20 et 100 m2/g.The carbon black, before or after the acid treatment, is advantageously in the form of a powder. Its specific surface area (BET, Brunauer-Emmett-Teller) is advantageously between 10 and 800 m 2 / g, and even more advantageously between 20 and 100 m 2 / g.

5 Comme déjà indiqué, l'électrode positive comprend également un matériau actif. Il s'agit d'un matériau lithié, c'est-à-dire un matériau comprenant du lithium. Il peut notamment être choisi dans le groupe comprenant LMNO (LiNio,4Mni,604) ; LiCoPO4 ; LiNiPO4 ; Li3V2(PO4)3 ; Li2CoP207 ; Li2MnP207 ; Li2CoPO4F ; 10 Li2NiPO4F ; LiCoSO4F ; LiNiSO4F ; LiCuSO4F ; LiCoOSO4 ; LiNi0SO4 ; Li2NiSiO4 ; LiNio5Mni 504 ; LiCryMn2_y04 avec y compris entre 0.5 et 1 inclus ; LiCoyMn2-y04 avec y compris entre 0.5 et 1 inclus ; LiFe05Mn1 504 ; LiCu05Mn1 504 ; et LiNiVO4. Le séparateur d'électrodes permet d'assurer le passage réversible des ions lithium entre 15 l'électrode positive et l'électrode négative. Il s'agit généralement d'un séparateur d'électrodes imbibé d'électrolyte. Le séparateur peut notamment être en un matériau choisi dans le groupe comprenant 20 les polyoléfines, notamment polyéthylène ou polypropylène ; PVDF ; et POE (poly(oxyéthylène)). Il peut s'agir d'un non-tissé en polypropylène par exemple. Le séparateur est isolant électronique mais conducteur ionique grâce à son électrolyte.As already indicated, the positive electrode also comprises an active material. It is a lithiated material, that is to say a material comprising lithium. It can in particular be chosen from the group comprising LMNO (LiNi0, 4Mni, 604); LiCoPO4; LiNiPO4; Li3V2 (PO4) 3; Li2CoP207; Li2MnP207; Li2CoPO4F; Li2NiPO4F; LiCoSO4F; LiNiSO4F; LiCuSO4F; LiCoOSO4; LiNiSO4; Li2NiSiO4; LiNiO5MnO 504; LiCryMn2_y04 with from 0.5 to 1 inclusive; LiCoyMn2-y04 with from 0.5 to 1 inclusive; LiFe05Mn1 504; LiCuO5Mn1 504; and LiNiVO4. The electrode separator makes it possible to ensure the reversible passage of the lithium ions between the positive electrode and the negative electrode. This is usually an electrode separator soaked with electrolyte. The separator may in particular be of a material chosen from the group comprising polyolefins, especially polyethylene or polypropylene; PVDF; and POE (poly (oxyethylene)). It may be a non-woven polypropylene for example. The separator is electronic insulator but ionic conductor thanks to its electrolyte.

25 Le séparateur comprend un électrolyte qui est généralement une composition contenant un sel de lithium. L'électrolyte peut notamment être une composition comprenant : - un sel de lithium pouvant être choisi dans le groupe comprenant notamment LiPF6 ; LiC1O4 ; LiAsF6 ; LiBF4 ; LiTFSI ; LiBETI ; et LiBOB ; - un solvant pouvant être choisi dans le groupe comprenant les carbonates tels que 30 éthylène carbonate, méthyl carbonate, éthylméthyl carbonate, diméthylcarbonate, diéthylecarbonate, propylènecarbonate, et leurs mélanges ; les nitriles ; les esters, les ethers ; et les sulfones. L'eletrolyte peut également comprendre un additif comme le VC (vinylènecarbonate) 35 ou le FEC (fluoroéthylènecarbonate) 3030123 6 De manière générale, l'électrode négative comprend au moins un matériau actif. Il s'agit d'un matériau de préférence lithié, c'est-à-dire un matériau comprenant du lithium. Il peut notamment être choisi dans le groupe comprenant LTO (Li4Ti5012) ; silicium ; carbone graphite ; et étain.The separator comprises an electrolyte which is generally a composition containing a lithium salt. The electrolyte may especially be a composition comprising: a lithium salt which may be chosen from the group comprising especially LiPF 6; LiClO4; LiAsF6; LiBF4; LiTFSI; LiBETI; and LiBOB; a solvent which may be selected from the group comprising carbonates such as ethylene carbonate, methyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, and mixtures thereof; nitriles; esters, ethers; and sulfones. The electrolyte may also include an additive such as VC (vinylenecarbonate) or FEC (fluoroethylenecarbonate). Generally, the negative electrode comprises at least one active material. It is a preferably lithiated material, that is to say a material comprising lithium. It may especially be chosen from the group comprising LTO (Li4Ti5012); silicon; graphite carbon; and tin.

5 L'électrode négative peut également comprendre au moins un additif pouvant être choisi dans le groupe comprenant : noir de carbone, fibre de carbone, graphène, et NTC (nanotubes de carbone).The negative electrode may also comprise at least one additive that may be selected from the group consisting of: carbon black, carbon fiber, graphene, and NTC (carbon nanotubes).

10 Elle peut comprendre du noir de carbone. Dans ce cas, le noir de carbone n'est pas nécessairement traité avec une solution acide comme celui de l'électrode positive. Les électrodes positive et négative sont réalisées selon les techniques conventionnelles faisant partie des connaissances de l'homme du métier. Elles peuvent notamment être 15 réalisées par dépôt sur un collecteur de courant par impression jet d'encre ou par enduction par exemple. Les encres d'électrode mises en oeuvre comprennent généralement au moins : un matériau actif d'électrode ; 20 - un liant ; un solvant ; un additif conducteur électronique, en l'occurrence le noir de carbone traité acide pour l'électrode positive.It can include carbon black. In this case, the carbon black is not necessarily treated with an acidic solution such as that of the positive electrode. The positive and negative electrodes are made according to the conventional techniques forming part of the knowledge of those skilled in the art. They can in particular be made by depositing on a current collector by inkjet printing or by coating for example. The electrode inks used generally comprise at least: an electrode active material; A binder; a solvent; an electronic conductive additive, in this case acid-treated carbon black for the positive electrode.

25 Le liant des électrodes peut notamment être choisi dans le groupe comprenant : PVDF (polyfluorure de vinylidène), CMC (carboxyméthylcellulose), Latex-SBR (styrène-butadiène SBR de l'acronyme anglo-saxon « styrene butadiene rubber »), et acide polyacrylique.The binder of the electrodes may especially be chosen from the group comprising: PVDF (polyvinylidene fluoride), CMC (carboxymethylcellulose), latex-SBR (styrene-butadiene SBR), and acid polyacrylic.

30 Le solvant des encres d'électrodes peut notamment être choisi dans le groupe comprenant : eau, NMP (N-méthyl-2-pyrrolidone), acétone, DMSO (diméthylsulfoxyde), MEK (Méthyl éthyl cétone). L'additif conducteur électronique peut notamment être choisi dans le groupe 35 comprenant noir de carbone, fibre de carbone, graphène, et NTC (nanotubes de carbone).The solvent for the electrode inks may especially be chosen from the group comprising: water, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), acetone, DMSO (dimethylsulfoxide), MEK (methyl ethyl ketone). The electronic conductive additive can be chosen especially from the group comprising carbon black, carbon fiber, graphene, and NTC (carbon nanotubes).

3030123 7 Outre le matériau actif d'électrode et le noir de carbone traité acide, les encres des électrodes positive et négative ne comprennent pas nécessairement les mêmes liants, solvants et additifs conducteurs.In addition to the electrode active material and the acid-treated carbon black, the inks of the positive and negative electrodes do not necessarily include the same binders, solvents and conductive additives.

5 L'accumulateur selon l'invention se distingue de ceux de l'art antérieur en ce que l'électrode positive comprend un additif conducteur spécifique. Comme déjà indiqué, les propriétés de cet additif, noir de carbone traité acide, résultent directement de son procédé de traitement acide.The accumulator according to the invention differs from those of the prior art in that the positive electrode comprises a specific conductive additive. As already indicated, the properties of this additive, acid-treated carbon black, result directly from its acidic treatment process.

10 Sans émettre une quelconque hypothèse, le Demandeur considère que ce traitement acide permet de modifier les fonctions de surface du noir de carbone avec pour conséquence la modification de : la capacitance de double couche, ce qui pourrait être un obstacle pour les molécules susceptibles d'être oxydées ; 15 l'interaction du noir de carbone et des ions métalliques ; du noir de carbone par élimination d'impuretés. L'accumulateur selon la présente invention est particulièrement adapté pour fonctionner à un potentiel supérieur à 4,5 V par rapport au potentiel du couple Li/Li+, 20 plus avantageusement compris entre 4,8 et 5,5. Ainsi, l'invention concerne également l'utilisation (ou le procédé de fonctionnement) de cet accumulateur à un tel potentiel.Without making any hypothesis, the Applicant considers that this acid treatment makes it possible to modify the surface functions of the carbon black, with the consequence that the double layer capacitance is modified, which could be an obstacle for the molecules likely to be oxidized; The interaction of carbon black and metal ions; carbon black by removing impurities. The accumulator according to the present invention is particularly adapted to operate at a potential greater than 4.5 V with respect to the potential of the Li / Li + pair, more preferably between 4.8 and 5.5. Thus, the invention also relates to the use (or method of operation) of this accumulator at such a potential.

25 DESCRIPTION DES FIGURES L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et exemples suivants donnés afin d'illustrer l'invention et non de manière limitative. La figure 1 illustre les courbes d'analyse thermique du noir de carbone selon 30 l'invention et selon un contre-exemple, montrant la perte de CO. La figure 2 illustre les courbes d'analyse thermique du noir de carbone selon l'invention et selon un contre-exemple, montrant la perte de CO2. La figure 3 illustre les courbes de voltamétrie cyclique (dixième cycle) entre 3.5V et 5V pour du noir de carbone selon l'invention et selon un contre-exemple.DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention and the advantages thereof will become more apparent from the following figures and examples given in order to illustrate the invention and not in a limiting manner. Figure 1 illustrates the thermal analysis curves of the carbon black according to the invention and in a counterexample, showing the loss of CO. FIG. 2 illustrates the thermal analysis curves of the carbon black according to the invention and according to a counterexample, showing the loss of CO2. FIG. 3 illustrates the cyclic voltammetry curves (tenth cycle) between 3.5 V and 5 V for carbon black according to the invention and according to a counterexample.

35 La figure 4 illustre la capacité spécifique de décharge, en fonction du nombre de cycles, d'une pile comprenant une électrode à base de LMNO et de noir de carbone selon l'invention et selon un contre-exemple.FIG. 4 illustrates the specific discharge capacity, as a function of the number of cycles, of a cell comprising an LMNO and carbon black electrode according to the invention and according to a counterexample.

3030123 8 La figure 5 illustre l'efficacité coulombique, en fonction du nombre de cycles, d'une pile comprenant une électrode à base de LMNO et de noir de carbone selon l'invention et selon un contre-exemple.FIG. 5 illustrates the coulombic efficiency, as a function of the number of cycles, of a battery comprising an electrode based on LMNO and carbon black according to the invention and according to a counterexample.

5 EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION Traitement acide du noir de carbone (C-INV) 8 grammes de noir de carbone (Super P) sont lavés avec 3 litres d'eau dé-ionisée sur 10 un filtre de type Büchner. Le noir de carbone est ensuite plongé dans une solution acide (2M, HNO3) avec un ratio de 10 mL de solution acide par gramme de noir de carbone. Ce mélange (noir de carbone/solution acide) est maintenu sous agitation mécanique 15 pendant 8 heures puis laissé au repos pendant 24 heures, le tout à la température ambiante. A l'issue de ce traitement acide, le noir de carbone est filtré sur un filtre de type Büchner et rincé avec l'eau de-ionisée jusqu'à stabilisation du filtrat.EXAMPLES OF CARRYING OUT THE INVENTION Acid Treatment of Carbon Black (C-INV) 8 grams of carbon black (Super P) are washed with 3 liters of deionized water on a Buchner type filter. The carbon black is then immersed in an acid solution (2M, HNO3) with a ratio of 10 mL of acid solution per gram of carbon black. This mixture (carbon black / acid solution) is kept under mechanical stirring for 8 hours and then allowed to stand for 24 hours, all at room temperature. At the end of this acid treatment, the carbon black is filtered on a Buchner type filter and rinsed with the deionized water until the filtrate is stabilized.

20 Le noir de carbone est ensuite séché sous vide à 110°C pendant au moins 10 heures. Caractérisation du noir de carbone traité acide (C-INV) 25 Le traitement acide ne modifie pas fondamentalement la surface spécifique du noir de carbone (63.6 m2/g contre 61.3 m2/g avant traitement). Le PZC (point d'énergie zéro) calculé selon les techniques conventionnelles de titration est égal à 6 pour le noir de carbone non traité alors qu'il est égal à 10 pour le 30 noir de carbone traité avec la solution d'acide nitrique. L'augmentation du PZC après le traitement acide correspond à une présence plus importante de sites acides en surface du noir de carbone. Le PZC est obtenue par les techniques conventionnelles, par titration de masse.The carbon black is then dried under vacuum at 110 ° C for at least 10 hours. Characterization of Acid-treated Carbon Black (C-INV) The acid treatment does not fundamentally alter the surface area of the carbon black (63.6 m 2 / g against 61.3 m 2 / g before treatment). The PZC (zero energy point) calculated according to conventional titration techniques is equal to 6 for the untreated carbon black while it is equal to 10 for the carbon black treated with the nitric acid solution. The increase in PZC after the acid treatment corresponds to a greater presence of acid sites on the surface of the carbon black. PZC is obtained by conventional techniques, by mass titration.

35 L'analyse thermogravimétrique couplée à la spectrométrie de masse (ATG-MS) montre une présence plus importante de groupes carbonyles (CO) à partir de 700°K 3030123 9 pour le noir de carbone traité acide selon l'invention (C-INV) par rapport au noir de carbone non traité (C-CE) (figure 1). En général, cela correspond à une augmentation relative des groupes de surface éthers, carbonyles et/ou quinones.Thermogravimetric analysis coupled with mass spectrometry (ATG-MS) shows a greater presence of carbonyl groups (CO) from 700 ° C. for the acid-treated carbon black according to the invention (C-INV). ) relative to the untreated carbon black (C-CE) (Figure 1). In general, this corresponds to a relative increase in ether, carbonyl and / or quinone surface groups.

5 La figure 2 montre l'augmentation du départ de CO2 entre 400°K et 700°K (à droite) liée à la présence accrue de groupe carboxyles en surface. L'analyse par EDX (spectroscopie d'analyse dispersive en énergie) montre l'augmentation du taux d'oxygène sur le noir de carbone, de 1.43% à 3.18% après 10 traitement acide. En résumé, le noir de carbone traité acide présente une quantité plus importante de fonction oxygénée en surface et une acidification de ces groupements, par rapport au noir de carbone non traité.Figure 2 shows the increase in CO 2 start between 400 ° K and 700 ° K (right) due to the increased presence of carboxyl groups on the surface. EDX (energy dispersive analysis spectroscopy) analysis shows the increase in oxygen content on carbon black, from 1.43% to 3.18% after acid treatment. In summary, the acid-treated carbon black has a greater amount of oxygenated surface function and acidification of these groups, relative to the untreated carbon black.

15 Préparation de piles boutons - Impact du traitement acide sur l'électrochimie à potentiel élevé Pour apprécier l'effet du traitement acide sur le noir de carbone, six piles bouton (exemples 1-6) ont été préparées. Exemples Electrode positive Séparateur Electrode négative (% en poids) (% en poids) 1-INV Super P-A (50) S Super P-A (50) (figures 1 et 2) PVdF (50) PVdF (50) 2-CE Super P (50) S Super P (50) (figures 1 et 2) PVdF (50) PVdF (50) 3-INV Super P-A (50) S lithium metal (100) (figure 3) PVdF (50) 4-CE Super P (50) S lithium métal (100) (figure 3) PVdF (50) 5-INV LMNO (80) S LTO (89) (figures 4 et 5) Super P-A (10) Super P (5) PVdF (10) CMC (2) latex (4) 6-CE LMNO (80) S LTO (89) (figures 4 et 5) Super P (10) Super P (5) PVdF (10) CMC (2) latex (4) 3030123 10 Tableau 1 : Composition des piles bouton selon les exemples 1-6 INV = exemple selon l'invention CE = contre-exemple LMNO = LTO = CMC = Latex = PVdF = Super P-A = Super P = 5 10 15 deux membranes poreuses en polypropylène (Celgard 2400) imbibées d'une solution électrolytique (1M LiPF6 dans un mélange EC:EMC:DMC 1/1/1 vol). Les composants EC, EMC et DMC de l'électrolyte correspondent respectivement à l'éthylène carbonate, le diméthyl carbonate, et l'éthylméthyl carbonate. LiNio,4Mni,604 Li4Ti5O12 carboxyméthylcellulose émulsion dans l'eau de styrène-butadiène SBR (de l'acronyme anglo-saxon « styrène butadiene rubber ») polyfluorure de vinylidène noir de carbone ayant subi un traitement acide selon l'invention noir de carbone conventionnel Les électrodes des piles bouton selon les exemples 1 et 2 ont été préparées selon les 20 étapes suivantes : - préparation d'un mélange de noir de carbone traité acide ou non et de PVdF dans la N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP). Le noir de carbone (1g) est d'abord mélangé à 8.33g d'une solution à 12% en poids de PVdF dans la NMP. Afin d'obtenir une viscosité satisfaisante, 15g de NMP sont rajoutés à l'encre ; 25 - enduction (hauteur humide de 1501.1m) de ce mélange sur une feuille d'aluminium ; - séchage de l'enduction ; - obtention de l'électrode qui n'est pas calandrée ultérieurement.Preparation of Button Batteries - Impact of Acid Treatment on High Potential Electrochemistry To appreciate the effect of acid treatment on carbon black, six button cells (Examples 1-6) were prepared. Examples Positive electrode Separator Negative electrode (% by weight) (% by weight) 1-INV Super PA (50) S Super PA (50) (Figures 1 and 2) PVdF (50) PVdF (50) 2-CE Super P ( 50) S Super P (50) (FIGS. 1 and 2) PVdF (50) PVdF (50) 3-INV Super PA (50) S lithium metal (100) (FIG. 3) PVdF (50) 4-CE SuperP (50) 50) S lithium metal (100) (FIG. 3) PVdF (50) 5-INV LMNO (80) S LTO (89) (FIGS. 4 and 5) Super PA (10) Super P (5) PVdF (10) CMC ( 2) Latex (4) 6-CE LMNO (80) S LTO (89) (Figures 4 and 5) Super P (10) Super P (5) PVdF (10) CMC (2) Latex (4) 3030123 Table 1 : Composition of button cells according to Examples 1-6 INV = example according to the invention CE = counterexample LMNO = LTO = CMC = Latex = PVdF = Super PA = Super P = 5 10 15 two porous polypropylene membranes (Celgard 2400 ) impregnated with an electrolytic solution (1M LiPF6 in a mixture EC: EMC: DMC 1/1/1 vol). The EC, EMC and DMC components of the electrolyte correspond respectively to ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethylmethyl carbonate. LiNi0, 4Mni, 604 Li4Ti5O12 carboxymethylcellulose emulsion in styrene-butadiene water SBR (styrene butadiene rubber) Black polyvinylidene fluoride acid-treated carbon black according to the invention conventional carbon black The electrodes of the button cells according to Examples 1 and 2 were prepared according to the following steps: - Preparation of a mixture of acid-treated and non-acidic carbon black and PVdF in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The carbon black (1 g) is first mixed with 8.33 g of a 12% by weight solution of PVdF in NMP. In order to obtain a satisfactory viscosity, 15 g of NMP are added to the ink; Coating (1501.1m wet height) of this mixture on an aluminum foil; drying the coating; obtaining the electrode which is not calendered later.

30 Les piles selon les exemples 1 et 2 ont été montées afin de réaliser des impédances symétriques (figures 1-2 et tableau 2). La différence de masse des électrodes entre ces deux exemples est inférieure à 10% en poids. Comme le montre le tableau 2, le traitement acide ne modifie pratiquement pas la 35 résistance de transfert R2 et la capacité de double couche Cdl. En revanche, il modifie la pseudo capacitance Q et le facteur n.The batteries according to Examples 1 and 2 were mounted to provide symmetrical impedances (Figures 1-2 and Table 2). The difference in mass of the electrodes between these two examples is less than 10% by weight. As shown in Table 2, the acid treatment hardly changes the transfer resistance R2 and the double layer capacity Cd1. On the other hand, it modifies the pseudo capacitance Q and the factor n.

3030123 11 La diminution du facteur n après traitement acide correspond à une baisse d'homogénéité de surface. En d'autres termes, le traitement acide ne modifie par la surface du noir de carbone de manière continue, ce qui peut être dû aux aspérités et à l'hydrophobicité naturelles du noir de carbone.The reduction of the factor n after acid treatment corresponds to a decrease in surface homogeneity. In other words, the acid treatment does not change the surface of the carbon black continuously, which may be due to the natural asperities and hydrophobicity of the carbon black.

5 L'augmentation de la pseudo capacitance correspond à un plus grand nombre de fonctions oxygénées en surface du noir de carbone. R2 (ohms) Q (F) n Cdl (g/cm2) Noir de carbone (CE) 9.195 5.38.10-5 0.703 1.47 Noir de carbone (INV) 9.189 11.42.10-5 0.634 1.41 10 Tableau 2 : Résistance de transfert R2, pseudo capacitance Q, facteur n et capacité de double couche Cdl de noir de carbone traité selon l'invention ou non Les données du tableau 2 sont soit mesurées soit des variables obtenues par modélisation à partir des résultats d'impédance électrochimique.The increase in pseudo capacitance corresponds to a greater number of oxygen functions at the surface of the carbon black. R2 (ohms) Q (F) n Cdl (g / cm2) Carbon Black (CE) 9.195 5.38.10-5 0.703 1.47 Carbon Black (INV) 9.189 11.42.10-5 0.634 1.41 10 Table 2: Transfer Resistance R2, pseudo capacitance Q, factor n and capacity of double layer Cdl of carbon black treated according to the invention or not The data of Table 2 are either measured or variables obtained by modeling from the results of electrochemical impedance.

15 La capacité de double couche Cd' est calculée à partir de la formule Ce= R2(1- n)/n)*Q(1/), la valeur de Cd' étant rapportée à la surface d'électrode. En outre, la résistance d'électrolyte R1 n'est pas utile à cette expérience. Elle est 20 identique dans les deux cas. Afin de tester la tenue en potentiel du noir de carbone traité acide selon l'invention, des voltamétries cycliques ont été effectuées sur les électrodes positives des exemples 3 et 4 vs. Li métal entre 3.5V et 5V à 0.1mV/s.The double layer capacitance Cd 'is calculated from the formula Ce = R2 (1- n) / n) * Q (1 /), the value of Cd' being related to the electrode surface. In addition, the electrolyte resistance R1 is not useful for this experiment. It is identical in both cases. In order to test the potential strength of the acid-treated carbon black according to the invention, cyclic voltammetries were carried out on the positive electrodes of Examples 3 and 4 vs. Li metal between 3.5V and 5V at 0.1mV / s.

25 La figure 3 montre que le courant d'oxydation pour l'exemple 3 (INV) commence à décrocher de la référence aux alentours de 4,8V et la différence atteint 20% à 4,9V et 15% environ à 5V. Ceci prouve que le traitement acide a inhibé une partie des réactions d'oxydation apparaissant au très hauts potentiels (>4.8V).Figure 3 shows that the oxidation current for Example 3 (INV) begins to drop from the reference to about 4.8V and the difference reaches 20% at 4.9V and about 15% at 5V. This proves that the acid treatment inhibited some of the oxidation reactions occurring at very high potentials (> 4.8V).

30 3030123 12 Impact lors de l'utilisation du noir de carbone traité acide en tant qu'additif conducteur dans un accumulateur au lithium Les électrodes selon des piles selon les exemples 5 et 6 ont été préparées par enduction 5 sur une feuille en aluminium d'un mélange contenant les composants du tableau 1 dans de la NMP. Le potentiel du plateau du matériau LTO est à 1,55V.Impact on Use of Acid-treated Carbon Black as a Conductive Additive in a Lithium Battery The electrodes according to batteries of Examples 5 and 6 were prepared by coating on an aluminum foil. a mixture containing the components of Table 1 in NMP. The potential of the LTO material platter is 1.55V.

10 L'équilibrage N/P (correspondant au rapport des capacités de l'électrode négative sur l'électrode positive) des piles montées a été fixé à 1,3 afin de garantir que, lors de la charge, ce soit l'électrode positive qui atteigne le potentiel de coupure. Ainsi, lors d'une charge à 3,45V vs. LTO, l'électrode positive peut monter à 5V.The N / P balance (corresponding to the ratio of the negative electrode capacitances on the positive electrode) of the mounted cells has been set at 1.3 in order to ensure that, during charging, it is the positive electrode. which reaches the cutoff potential. Thus, during a charge at 3.45V vs. LTO, the positive electrode can go up to 5V.

15 La figure 4 correspond à la capacité spécifique en décharge, pour un cyclage de 15 cycles en augmentant graduellement le potentiel de coupure tous les 5 cycles. On peut observer que le passage d'une coupure de 3,25V à 3,45V vs. LTO permet de gagner un peu plus de 5% de capacité de décharge pour la pile. La différence entre un super P traité et un non-traité n'est pas significative.FIG. 4 corresponds to the specific discharge capacity for a cycle of 15 cycles by gradually increasing the breaking potential every 5 cycles. We can observe that the passage of a cut from 3.25V to 3.45V vs. LTO saves just over 5% discharge capacity for the battery. The difference between a treated super P and an untreated is not significant.

20 En revanche, l'effet lié au traitement acide apparait plus nettement sur la figure 5 qui correspond à l'efficacité coulombique en fonction du nombre de cycles (pour des raisons de reproductibilité, deux séries d'essais ont été réalisées pour les exemples 5 et 6 de la figure 5). L'efficacité coulombique est quasi identique pour le noir de carbone selon l'invention et pour le noir de carbone non traité acide lors du cyclage jusqu'à 4,25V. Elle chute drastiquement dans le cas du noir de carbone non traité (exemple 5) lors du passage à 4,35V puis à 4,45V pour se stabiliser en dessous de 98%. Pour le noir de carbone traité acide (exemple 6), l'efficacité coulombique est peu affectée par l'augmentation du potentiel et termine à 99%. Ces exemples confirment que le traitement à l'acide du noir de carbone avant son utilisation dans une électrode permet de limiter les dégradations d'électrolyte lorsque le potentiel dépasse 4,8V. 25 30 35On the other hand, the effect related to the acid treatment appears more clearly in FIG. 5 which corresponds to coulombic efficiency as a function of the number of cycles (for reasons of reproducibility, two series of tests were carried out for the examples 5). and 6 of Figure 5). The coulombic efficiency is almost identical for the carbon black according to the invention and for the untreated acid carbon black during the cycling up to 4.25V. It drops drastically in the case of untreated carbon black (Example 5) when changing to 4.35V then to 4.45V to stabilize below 98%. For the acid-treated carbon black (Example 6), coulombic efficiency is little affected by the increase in potential and ends at 99%. These examples confirm that the acid treatment of the carbon black before its use in an electrode makes it possible to limit electrolyte degradations when the potential exceeds 4.8V. 25 30 35

Claims (11)

REVENDICATIONS1. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium comprenant les étapes suivantes : - préparation d'une encre d'électrode positive comprenant du noir de carbone, un liant polymère et un matériau actif lithié d'électrode positive ; - dépôt de cette encre d'électrode positive sur un premier collecteur de courant ; - préparation d'une encre d'électrode négative comprenant un matériau actif d'électrode négative et un liant polymère ; - dépôt de cette encre d'électrode négative sur un deuxième collecteur de courant ; - formation d'un empilement comprenant successivement l'électrode positive, un séparateur d'électrodes, et l'électrode négative ; - introduction d'un électrolyte dans le séparateur d'électrodes ; - obtention de l'accumulateur au lithium ; caractérisé en ce que le noir de carbone de l'électrode positive est préalablement obtenu par : - traitement acide du noir de carbone ; - rinçage du noir de carbone traité acide avec de l'eau ; - séchage du noir de carbone traité acide.REVENDICATIONS1. A method of preparing a lithium battery comprising the steps of: - preparing a positive electrode ink comprising carbon black, a polymeric binder and a lithiated positive electrode active material; depositing this positive electrode ink on a first current collector; - preparing a negative electrode ink comprising a negative electrode active material and a polymeric binder; depositing this negative electrode ink on a second current collector; forming a stack successively comprising the positive electrode, an electrode separator and the negative electrode; introduction of an electrolyte into the electrode separator; obtaining the lithium accumulator; characterized in that the carbon black of the positive electrode is previously obtained by: - acid treatment of the carbon black; - rinsing acid treated carbon black with water; drying acid treated carbon black. 2. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement acide consiste à immerger le noir de carbone dans une solution aqueuse comprenant un acide choisi dans le groupe comprenant l'acide nitrique, l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique, l'acide bromhydrique, et l'acide fluorhydrique.2. Process for the preparation of a lithium accumulator according to claim 1, characterized in that the acid treatment consists in immersing the carbon black in an aqueous solution comprising an acid selected from the group comprising nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, and hydrofluoric acid. 3. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le traitement acide est réalisé pendant une durée comprise entre 12 et 48 heures.3. A method of preparing a lithium battery according to claim 1 or 2, characterized in that the acid treatment is carried out for a period of between 12 and 48 hours. 4. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le traitement acide est réalisé à une température comprise entre 0 et 40°C. 3030123 144. Process for the preparation of a lithium battery according to one of claims 1 to 3, characterized in that the acid treatment is carried out at a temperature between 0 and 40 ° C. 3030123 14 5. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement acide du noir de carbone comprend les étapes suivantes : - placer du noir de carbone dans une solution d'acide nitrique ; 5 - maintenir le noir de carbone dans la solution acide sous agitation mécanique pendant une durée comprise entre 5 et 10 heures, et à une température avantageusement comprise entre 0 et 40°C ; - filtrer le noir de carbone ; - rincer le noir de carbone avec de l'eau dé-ionisée ; 10 - sécher le noir de carbone.5. Process for the preparation of a lithium battery according to one of claims 1 to 4, characterized in that the acidic treatment of the carbon black comprises the following steps: placing carbon black in a nitric acid solution ; Maintaining the carbon black in the acid solution with mechanical stirring for a period of between 5 and 10 hours, and at a temperature advantageously between 0 and 40 ° C .; - filter the carbon black; - rinse the carbon black with deionized water; 10 - Dry the carbon black. 6. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau actif lithié de l'électrode positive est choisi dans le groupe comprenant LiNio,4Mni,604 ; LiCoPO4 15 LiNiPO4 ; Li3V2(PO4)3 ; Li2CoP207 ; Li2MnP207 ; Li2CoPO4F ; Li2NiPO4F ; LiCoSO4F ; LiNiSO4F ; LiCuSO4F ; LiCo0SO4 ; LiNi0SO4 ; Li2NiSiO4 ; LiNio5Mni 504 ; LiCryMn2_y04 avec y compris entre 0.5 et 1 inclus ; LiCoyMhzy04 avec y compris entre 0.5 et 1 inclus ; LiFeo 5Mni 504 ; LiCuo5Mni 504 ; et LiNiVO4. 206. A method of preparing a lithium accumulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lithiated active material of the positive electrode is selected from the group comprising LiNio, 4Mni, 604; LiCoPO4 LiNiPO4; Li3V2 (PO4) 3; Li2CoP207; Li2MnP207; Li2CoPO4F; Li2NiPO4F; LiCoSO4F; LiNiSO4F; LiCuSO4F; LiCo0SO4; LiNiSO4; Li2NiSiO4; LiNiO5MnO 504; LiCryMn2_y04 with from 0.5 to 1 inclusive; LiCoyMhzy04 with between 0.5 and 1 included; LiFeo 5MnI 504; LiCuo5MnI 504; and LiNiVO4. 20 7. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le séparateur d'électrodes est en un matériau choisi dans le groupe comprenant les polyoléfines ; polyfluorure de vinylidène ; et poly(oxyéthylène). 257. A method of preparing a lithium battery according to one of claims 1 to 6, characterized in that the electrode separator is a material selected from the group comprising polyolefins; polyvinylidene fluoride; and poly (oxyethylene). 25 8. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'électrolyte comprend : - un sel de lithium choisi dans le groupe comprenant LiPF6 ; LiC104 LiAsF6 ; LiBF4 ; LiTFSI ; LiBETI ; et LiBOB ; 30 - un solvant choisi dans le groupe comprenant ; éthylène carbonate, méthyl carbonate, éthylméthyl carbonate, diméthylcarbonate, diéthylecarbonate, propylènecarbonate, et leurs mélanges ; les nitriles ; les esters, les ethers ; et les sulfones. 35 3030123 158. A method of preparing a lithium battery according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrolyte comprises: - a lithium salt selected from the group comprising LiPF6; LiC104 LiAsF6; LiBF4; LiTFSI; LiBETI; and LiBOB; A solvent selected from the group consisting of; ethylene carbonate, methyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, and mixtures thereof; nitriles; esters, ethers; and sulfones. 35 3030123 15 9. Procédé de préparation d'un accumulateur au lithium selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau actif lithié de l'électrode négative est choisi dans le groupe comprenant Li4Ti5O12 ; silicium ; carbone graphite ; et étain. 59. A method of preparing a lithium battery according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lithiated active material of the negative electrode is selected from the group comprising Li4Ti5O12; silicon; graphite carbon; and tin. 5 10. Accumulateur au lithium obtenu par le procédé objet de l'une des revendications 1 à 9.10. Lithium accumulator obtained by the method according to one of claims 1 to 9. 11. Utilisation de l'accumulateur au lithium selon la revendication 10 à un potentiel 10 supérieur à 4,5 V par rapport au potentiel du couple Li/Li+, plus avantageusement compris entre 4,8 et 5,5.11. Use of the lithium battery according to claim 10 at a potential greater than 4.5 V relative to the potential of the Li / Li + pair, more preferably between 4.8 and 5.5.
FR1462475A 2014-12-16 2014-12-16 LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME Withdrawn FR3030123A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1462475A FR3030123A1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
PCT/FR2015/053246 WO2016097516A1 (en) 2014-12-16 2015-11-27 Lithium accumulator and its preparing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1462475A FR3030123A1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR3030123A1 true FR3030123A1 (en) 2016-06-17

Family

ID=53039516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1462475A Withdrawn FR3030123A1 (en) 2014-12-16 2014-12-16 LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3030123A1 (en)
WO (1) WO2016097516A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5027177A (en) * 1973-07-13 1975-03-20
JPS58222157A (en) * 1982-06-16 1983-12-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Purification of carbon black
US6346225B1 (en) * 1996-12-20 2002-02-12 Danionics A/S Preparation of modified cokes and/or blacks
EP2351798A1 (en) * 2008-09-29 2011-08-03 Lion Corporation Method for producing high-purity carbon black
EP2156486B1 (en) * 2007-04-24 2012-01-11 LG Chem, Ltd. Electrochemical device having different kinds of separators

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050063892A1 (en) 2003-09-18 2005-03-24 Deepak Tandon Thermally modified carbon blacks for various type applications and a process for producing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5027177A (en) * 1973-07-13 1975-03-20
JPS58222157A (en) * 1982-06-16 1983-12-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Purification of carbon black
US6346225B1 (en) * 1996-12-20 2002-02-12 Danionics A/S Preparation of modified cokes and/or blacks
EP2156486B1 (en) * 2007-04-24 2012-01-11 LG Chem, Ltd. Electrochemical device having different kinds of separators
EP2351798A1 (en) * 2008-09-29 2011-08-03 Lion Corporation Method for producing high-purity carbon black

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 197540, Derwent World Patents Index; AN 1975-66541W, XP002746599 *
DATABASE WPI Week 198406, Derwent World Patents Index; AN 1984-033168, XP002746598 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016097516A1 (en) 2016-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3345234B1 (en) Method for forming a cell of a lithium-ion battery provided with a positive electrode comprising a sacrificial salt
EP3103155B1 (en) Specific lithium batteries comprising non-aqueous electrolytes based on sulfone compounds
JP4368823B2 (en) Composite polymer electrolyte for lithium secondary battery containing lithium single ion conductive inorganic additive and method for producing the same
EP2989648B1 (en) Electrochemical device like supercapacitor with an electrolyte comprising, as conductive salt, at least one alcaline salt other than lithium
CA2942194C (en) Long-life lithium-ion batteries
FR3069959B1 (en) MIXTURE OF LITHIUM SALTS AND USES THEREOF AS BATTERY ELECTROLYTE
EP3794661B1 (en) Cellulose-based self-supporting films for use in li-ion batteries
CA2534243A1 (en) Coated metal oxide particles with low dissolution rate, methods for their preparation and use in electrochemical systems
EP3042410B1 (en) Additives for improving the ionic conductivity of lithium-ion battery electrodes
EP2396841B1 (en) Method for preparing a mixture of an electrode active compound powder and an electronic conductor compound powder, resulting mixture, electrode, cell and battery
KR20170071236A (en) Solid electrolyte with ionic conducting coating layer, and lithium secondary battery comprising thereof
WO2020234538A1 (en) Electrolyte composition containing a mixture of lithium salts
EP3607601B1 (en) Lithium salt mixture and uses thereof as a battery electrolyte
EP3387696B1 (en) Electrochemical cell for lithium battery comprising a specific electrolyte
EP3482442B1 (en) Battery cell having an electrolyte containing a metal salt
EP3898522B1 (en) Negative electrode active material based on iron and lithium hydroxysulfide
FR3030123A1 (en) LITHIUM ACCUMULATOR AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
EP3186846B1 (en) Battery including a negative electrode material which adheres to the anode current collector
FR3063836A1 (en) ELECTROLYTE COMPOSITION AND ITS USE IN LITHIUM-ION BATTERIES
CA2960489A1 (en) Electrolyte composition and its use in lithium-ion batteries
CN118448562A (en) Electrode plate, preparation method thereof, secondary battery and electronic equipment
CN118507653A (en) Negative electrode additive, negative electrode sheet, secondary battery and electricity utilization device
CN118919844A (en) Electrolyte additive, electrolyte and lithium ion battery
CN116491010A (en) Secondary battery activation method
WO2012172195A1 (en) Liquid electrolyte for lithium accumulator, containing a ternary mixture of non-aqueous organic solvents

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20160617

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

ST Notification of lapse

Effective date: 20180831