CA2140456A1 - Procede de preparation de solutions d'une electrode positive pour accumulateur a electrode polymere par pre-dispersion de poudres solides - Google Patents
Procede de preparation de solutions d'une electrode positive pour accumulateur a electrode polymere par pre-dispersion de poudres solidesInfo
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Abstract
Pour préparer des solutions de polymère contenant de grandes quantités de particules solides dont une partie au moins est constituées par des matériaux à surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées, on cobroie tout d'abord le mélange de particules dans un solvant non polaire. On sèche le mélange cobroyé jusqu'à l'obtention d'une poudre sèche de particules réagglomérées, qu'on disperse dans une solution comportant un polymère et éventuellement un sel. Des quantités élevées de particules solides peuvent ainsi être dispersées tout en maintenant de bonnes propriétés rhéologiques de la solution et une faible porosité des films obtenus par épandage de cette solution. Ce procédé peut être utilisé pour fabriquer des films minces d'électrode positive pour les accumulateurs a électrolyte polymère (ACEP) et plus généralement dans l'industrie des peintures et des bandes magnétiques.
Description
2140~56 La présente invention concerne la préparation de solutions pour la production de films d'électrodes positives utilisables dans les accumulateurs à électrolyte polymère de type ACEP, par pré-dispersion ou cobroyage des poudres solides.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de préparation de solutions de polymère à contenu élevé en particules solides, dont une partie au moins est constituée de matériaux à
surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées, lesquelles solutions conservent des propriétés rhéologiques suffisamment bonnes pour obtenir par épandage des films minces de bonne qualité et de porosités relativement basses.
Les batteries au lithium/électrolyte polymère de type ACEP sont fabriquées en superposant trois types de films principaux: un film de lithium, un film d'électrolyte composé de polymère et de sel de lithium, et un film d'électrode positive. Chacun de ces films a entre 5 et 50 ~m d'épaisseur, pour une épaisseur totale du film élémentaire de batterie de 100 à 150 ~m. Une trentaine de mètres de film élémentaire de 15 cm de large sont typiquement nécessaires pour obtenir une batterie de 100 Wh.
Les films d'électrode positive sont préparés par enduction, sur un support en film d'aluminium ou de plastique métallisé, servant de collecteur électrique , d'une solution contenant du matériau électrochimiquement actif comme l'oxyde de vanadium, du noir de carbone pour assurer la conduction électronique, de l'électrolyte polymère-sel pour assurer la conduction ionique et le lien mécanique entre les particules solides ci-dessus, et des mélanges de solvants appropriés, notamment à base d'acétonitrile.
- 21~0~5~
Les teneurs en matériau actif et en noir de carbone doivent être élevées, pour assurer un bon - contact entre les particules dans les films séchés d'électrode positive séchés, une bonne performance électrochimique pendant les cycles de charge-décharge de la batterie, et le plus grand contenu énergétique possible, tant volumique que massique.
En pratique cependant, il y a des limites aux quantités que l'on peut incorporer, au-delà
desquelles soit les solutions sont trop visqueuses pour être enduites sous forme de films minces, soit les films n'ont plus aucune cohésion mécanique, soit encore les gains en volume sont plus qu'effacés par les pertes résultant de la porosité croissante qui apparaît dans les films.
Ceci est particulièrement vrai en présence de matériaux à très grandes surfaces spécifiques comme le noir de carbone, qui demande plus de liquide et de liant pour être mouillé
convenablement. Ainsi, la porosité des films renfermant des pourcentages volumiques en matériau actif/noir de carbone/électrolyte supérieures à
25/6/69 dans les films séchés commence déjà à
s'accroître fortement, alors que les pourcentages volumiques souhaitables pour de bonnes performances électrochimiques devraient se situer plutôt aux environs de 30/8/62 à 40/10/50.
L'invention a pour objet un procédé de préparation de solutions de polymères, contenant des quantités élevées de mélanges de particules solides, avec au moins un des types de particules constitué
de matériaux à grande surface spécifique comme le noir de carbone.
Un autre objet de l'invention consiste à
faire un cobroyage préalable des particules dans un solvant de type heptane, à évaporer ce dernier, à
sécher le mélange de poudres de facon à réagglomérer les particules de noir sur les autres particules, puis à ajouter la solution de polymère, de préférence tout d'abord diluée, puis concentrée.
Un autre objet de l'invention est de permettre d'incorporer une quantité beaucoup plus élevée de ces particules sans augmenter la viscosité
des solutions et la porosité des films obtenus.
Un autre objet de l'invention réside dans la préparation de films pour des électrodes positives des batteries ACEP, et également dans la préparation des peintures, revêtements et des bandes magnétiques.
En vue de pallier les désavantages mentionnés ci-dessus, nous avons mis au point un procédé de préparation d'une solution contenant un pourcentage élevé de particules tout en s'assurant que ses propriétés rhéologiques demeurent adéquates pour l'épandage de films minces de bonne qualité et ayant des porosités relativement basses. Ce procédé
est caractérisé en ce que l'on effectue dans un solvant un cobroyage préliminaire de particules solides dont la taille se situe entre environ 5 et ~m, et de matériaux à surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées dont la taille est inférieure à environ 2 ~m, obtenant ainsi un mélange cobroyé dans le solvant, on évapore et sèche le mélange cobroyé jusqu'à l'obtention d'une poudre sèche où les particules sont réagglomérées, et on disperse le mélange cobroyé séché dans une solution comportant un polymère.
Le procédé décrit dans la présente demande permet d'atteindre des pourcentages volumiques et massiques désirables tout en maintenant la viscosité
- 35 des solutions et la porosité des films séchés à des niveaux acceptables. Il consiste à effectuer un - 21~0~6 cobroyage preliminaire des deux types de particules dans un solvant de preference non polaire comme l'heptane, à secher le melange cobroye puis à le disperser avec par exemple une solution d'électrolyte polymère-sel.
L'efficacité du procédé pourrait résuulter au fait qu'il permet que des particules très fines - de noir de carbone viennent enrober celles de particules plus grosses, rendant plus facile le mouillage du mélange cobroyé par la solution .
d'électrolyte.
Ce procédé, mis au point principalement.pour preparer des films d'electrodes positives pour les batteries lithium/electrolyte polymère ACEP, peut être utilise de façon plus gen&rale pour preparer des films de polymères et des revêtements contenant des quantités elevees de melanges de particules solides, dont une partie au moins est constituee de materiaux à surfaces specifiques elevees, dans les domaines comme les peintures ou les bandes magnétiques, comme cela apparaîtra clairement à
l'homme de l'art.
Le procédé selon la présente invention est particulièrement approprié aux matériaux et aux concentrations suivants, mais sans caractère limitatif:
- Les mélanges de poudres solides contenant:
1) des particules de tailles comprises entre 5 et 100 ~m, notamment à base de composés inorganiques comme les oxydes ou les sulfures, par exemple de vanadium, titane, fer, chrome, cuivre, etc.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de préparation de solutions de polymère à contenu élevé en particules solides, dont une partie au moins est constituée de matériaux à
surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées, lesquelles solutions conservent des propriétés rhéologiques suffisamment bonnes pour obtenir par épandage des films minces de bonne qualité et de porosités relativement basses.
Les batteries au lithium/électrolyte polymère de type ACEP sont fabriquées en superposant trois types de films principaux: un film de lithium, un film d'électrolyte composé de polymère et de sel de lithium, et un film d'électrode positive. Chacun de ces films a entre 5 et 50 ~m d'épaisseur, pour une épaisseur totale du film élémentaire de batterie de 100 à 150 ~m. Une trentaine de mètres de film élémentaire de 15 cm de large sont typiquement nécessaires pour obtenir une batterie de 100 Wh.
Les films d'électrode positive sont préparés par enduction, sur un support en film d'aluminium ou de plastique métallisé, servant de collecteur électrique , d'une solution contenant du matériau électrochimiquement actif comme l'oxyde de vanadium, du noir de carbone pour assurer la conduction électronique, de l'électrolyte polymère-sel pour assurer la conduction ionique et le lien mécanique entre les particules solides ci-dessus, et des mélanges de solvants appropriés, notamment à base d'acétonitrile.
- 21~0~5~
Les teneurs en matériau actif et en noir de carbone doivent être élevées, pour assurer un bon - contact entre les particules dans les films séchés d'électrode positive séchés, une bonne performance électrochimique pendant les cycles de charge-décharge de la batterie, et le plus grand contenu énergétique possible, tant volumique que massique.
En pratique cependant, il y a des limites aux quantités que l'on peut incorporer, au-delà
desquelles soit les solutions sont trop visqueuses pour être enduites sous forme de films minces, soit les films n'ont plus aucune cohésion mécanique, soit encore les gains en volume sont plus qu'effacés par les pertes résultant de la porosité croissante qui apparaît dans les films.
Ceci est particulièrement vrai en présence de matériaux à très grandes surfaces spécifiques comme le noir de carbone, qui demande plus de liquide et de liant pour être mouillé
convenablement. Ainsi, la porosité des films renfermant des pourcentages volumiques en matériau actif/noir de carbone/électrolyte supérieures à
25/6/69 dans les films séchés commence déjà à
s'accroître fortement, alors que les pourcentages volumiques souhaitables pour de bonnes performances électrochimiques devraient se situer plutôt aux environs de 30/8/62 à 40/10/50.
L'invention a pour objet un procédé de préparation de solutions de polymères, contenant des quantités élevées de mélanges de particules solides, avec au moins un des types de particules constitué
de matériaux à grande surface spécifique comme le noir de carbone.
Un autre objet de l'invention consiste à
faire un cobroyage préalable des particules dans un solvant de type heptane, à évaporer ce dernier, à
sécher le mélange de poudres de facon à réagglomérer les particules de noir sur les autres particules, puis à ajouter la solution de polymère, de préférence tout d'abord diluée, puis concentrée.
Un autre objet de l'invention est de permettre d'incorporer une quantité beaucoup plus élevée de ces particules sans augmenter la viscosité
des solutions et la porosité des films obtenus.
Un autre objet de l'invention réside dans la préparation de films pour des électrodes positives des batteries ACEP, et également dans la préparation des peintures, revêtements et des bandes magnétiques.
En vue de pallier les désavantages mentionnés ci-dessus, nous avons mis au point un procédé de préparation d'une solution contenant un pourcentage élevé de particules tout en s'assurant que ses propriétés rhéologiques demeurent adéquates pour l'épandage de films minces de bonne qualité et ayant des porosités relativement basses. Ce procédé
est caractérisé en ce que l'on effectue dans un solvant un cobroyage préliminaire de particules solides dont la taille se situe entre environ 5 et ~m, et de matériaux à surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées dont la taille est inférieure à environ 2 ~m, obtenant ainsi un mélange cobroyé dans le solvant, on évapore et sèche le mélange cobroyé jusqu'à l'obtention d'une poudre sèche où les particules sont réagglomérées, et on disperse le mélange cobroyé séché dans une solution comportant un polymère.
Le procédé décrit dans la présente demande permet d'atteindre des pourcentages volumiques et massiques désirables tout en maintenant la viscosité
- 35 des solutions et la porosité des films séchés à des niveaux acceptables. Il consiste à effectuer un - 21~0~6 cobroyage preliminaire des deux types de particules dans un solvant de preference non polaire comme l'heptane, à secher le melange cobroye puis à le disperser avec par exemple une solution d'électrolyte polymère-sel.
L'efficacité du procédé pourrait résuulter au fait qu'il permet que des particules très fines - de noir de carbone viennent enrober celles de particules plus grosses, rendant plus facile le mouillage du mélange cobroyé par la solution .
d'électrolyte.
Ce procédé, mis au point principalement.pour preparer des films d'electrodes positives pour les batteries lithium/electrolyte polymère ACEP, peut être utilise de façon plus gen&rale pour preparer des films de polymères et des revêtements contenant des quantités elevees de melanges de particules solides, dont une partie au moins est constituee de materiaux à surfaces specifiques elevees, dans les domaines comme les peintures ou les bandes magnétiques, comme cela apparaîtra clairement à
l'homme de l'art.
Le procédé selon la présente invention est particulièrement approprié aux matériaux et aux concentrations suivants, mais sans caractère limitatif:
- Les mélanges de poudres solides contenant:
1) des particules de tailles comprises entre 5 et 100 ~m, notamment à base de composés inorganiques comme les oxydes ou les sulfures, par exemple de vanadium, titane, fer, chrome, cuivre, etc.
2) des particules à surface spécifique ou à capacité d'absorption d'huilé élevées et de très petites tailles, notamment < 2 ~m, comme les noirs de carbone (de type noir de Shawinigan, noir - 2140~6 de Kelyen) ou les fumées de silice (de type AEROSILMC
ou CARBOSILMC);
- Les solvants de cobroyage de type aliphatique ou cycloaliphatique comme l'heptane ou le cyclohexane, qui permettent une bonne réagglomération des mélanges de particules, les solvants polaires comme l'acétonitrile ou les mélanges acétonitrile-toluène étant moins favorables.
- Les pourcentages volumiques de particules solides, dans les films séchés, supérieurs à 25% en particules solides totales du premier type et a 6%
en particules du second type à surface spécifique élevée. Au-dessus de ces valeurs la porosité
commence à apparaître dans les films séchés et le procédé de cobroyage devient intéressant à utiliser.
En utilisant le procédé de cobroyage, il est ainsi possible d'obtenir des films de porosité encore acceptable avec les pourcentages volumiques de 40%
et 10% nécessaires pour les applications électrochimiques dans les accumulateurs ACEP et jusqu'a des pourcentages de 70~ et 15% pour d'autres applications (peintures, bandes magnétiques).
De préférence, selon l'invention, du matériau a surface spécifique élevée et de tres petite taille de particules, par exemple du noir de carbone, et du solvant, par exemple de l'heptane sont introduits dans un broyeur à billes, et broyés pendant environ 30 minutes. Du matériau a tailles de particules plus élevées, par exemple de l'oxyde de vanadium, est ajouté au mélange et broyé à
nouveau environ 30 minutes, puis l'heptane est évaporé et le mélange de poudres est séché sous vide à 85C pendant 48 heures. Ce mélange de poudres cobroyé et réagglomérées est alors utilisé pour fabriquer une solution d'électrode positive ACEP, 214045~
après addition d'une solution d'électrolyte polymère-sel. On obtient ensuite le film d'électrode positive par enduction.
Comme on pourra le constater dans les exemples qui suivent, le facteur principal de réussite est le séchage des poudres cobroyés, qui permet une réagglomération des particules et un meilleur mouillage des particules par la solution d'électrolyte, particulièrement quand on utilise pour commencer des solutions diluées.
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent, donnés sans caractère limitatif.
Exemple 1 Une solution d'électrolyte polymère-sel est préparée en dissolvant 10 g de copolymère amorphe normalement utilisé dans les piles ACEP et 2 g de sel de lithium TFSI (trifluoro-sulfonimide de lithium) à 70 ml d'acétonitrile et 18 ml de toluène à une concentration de 0,12 g de complexe polymère-sel par ml de solution. Environ 100 ml de cettesolution est introduite avec 4 g de noir de Shawinigan dans un broyeur à billes de type "Red Devil''MC, contenant 3 billes d'acier de 16 mm de diamètre. Le mélange est placé sur un agitateur à
peinture et agité 30 minutes. 25 g d'oxyde de vanadium sont alors ajoutés et agités 30 minutes.
Ce mélange correspond à un pourcentage volumique d'oxyde de vanadium/noir de carbone/polymère-sel de 40/10/50 dans le film séché. Sa viscosité est élevée (> 100 000 cps) et il est difficile à
épandre. Le film d'électrode positive obtenu par enduction du mélange sur un film d'aluminium mince est texturisé, peu uniforme et très rugueux par analyse au Dektak. Son épaisseur, une fois séché, est de 75 ~m et sa porosité évaluée à 100% à partir de la mesure du poids du film par unité de surface.
2140~6 Monté en pile ACEP avec un film d'électrolyte mince et un film de lithium, ce film a un pourcentage d'utilisation du matériau d'électrode positive acceptable, mais a tendance à faire des dendrites.
Exemple 2 On procède comme à l'exemple 1 mais en commençant par ajouter ensemble l'oxyde de vanadium, puis le noir de Shawinigan. La solution obtenue est encore plus visqueuse et elle contient des grumeaux.
Le film d'électrode positive est encore moins uniforme.
Exemple 3 On procède comme à l'exemple 1 mais en partant de 80 ml d'une solution d'électrolyte plus diluée dont la concentration est de 0,08 g/ml.
Après broyage avec le noir et l'oxyde de vanadium, on rajoute 20 ml d'une solution d'électrolyte plus concentrée (0,28 g/ml) pour aboutir à la même concentration finale (0,12 g/ml). Les résultats ne sont pas meilleurs qu'à l'exemple 1.
ExemPle 4 4 g de noir et 100 1 d'heptane sont broyés 30 minutes, puis 25 g d'oxyde de vanadium rajoutés et broyés 30 minutes comme à l'exemple 1. L'heptane est évaporé, puis le mélange de poudres séché sous vide à 85C pendant 48 heures. 100 ml de solution d'électrolyte de l'exemple 1 sont rajoutés et broyés 40 minutes. La viscosité de la solution obtenue est d'environ 500 cps. Les films d'électrode positive préparés avec cette solution sont lisses, uniformes, d'une épaisseur de 48 ~m et d'une porosité d'environ 30%. Le comportement électrochimique est excellent, sans dendrites.
Exemple 5 On procède comme à l'exemple 4, mais avec de l'acétonitrile. La solution finale est un peu plus `- 21~0456 visqueuse (600 cps) et le comportement électrochimique (% d'utilisation) un peu moins bon.
Exemple 6 On procède comme à l'exemple 4, mais on rajoute tout d'abord, au mélange de poudres cobroyées séchées, 80 ml de solution d'électrolyte dilué (0,08 g/ml) broyé 30 minutes, et rajoute 20 ml de solution plus concentrée (0,28 g/ml). Les films d'électrode positive obtenus de cette fac,on sont lisses, uniformes, d'une épaisseur de 44 ~ et d'une porosité de 20%, avec un excellent comportement électrochimique.
Exemple 7 On procède comme à l'exemple 6, mais en utilisant un microbroyeur à billes à axe horizontal de marque Premier MillMC de 36 litres de capacité de broyage et des quantités de matériaux - proportionnellement plus élevées. Les résultats obtenus sont identiques.
ou CARBOSILMC);
- Les solvants de cobroyage de type aliphatique ou cycloaliphatique comme l'heptane ou le cyclohexane, qui permettent une bonne réagglomération des mélanges de particules, les solvants polaires comme l'acétonitrile ou les mélanges acétonitrile-toluène étant moins favorables.
- Les pourcentages volumiques de particules solides, dans les films séchés, supérieurs à 25% en particules solides totales du premier type et a 6%
en particules du second type à surface spécifique élevée. Au-dessus de ces valeurs la porosité
commence à apparaître dans les films séchés et le procédé de cobroyage devient intéressant à utiliser.
En utilisant le procédé de cobroyage, il est ainsi possible d'obtenir des films de porosité encore acceptable avec les pourcentages volumiques de 40%
et 10% nécessaires pour les applications électrochimiques dans les accumulateurs ACEP et jusqu'a des pourcentages de 70~ et 15% pour d'autres applications (peintures, bandes magnétiques).
De préférence, selon l'invention, du matériau a surface spécifique élevée et de tres petite taille de particules, par exemple du noir de carbone, et du solvant, par exemple de l'heptane sont introduits dans un broyeur à billes, et broyés pendant environ 30 minutes. Du matériau a tailles de particules plus élevées, par exemple de l'oxyde de vanadium, est ajouté au mélange et broyé à
nouveau environ 30 minutes, puis l'heptane est évaporé et le mélange de poudres est séché sous vide à 85C pendant 48 heures. Ce mélange de poudres cobroyé et réagglomérées est alors utilisé pour fabriquer une solution d'électrode positive ACEP, 214045~
après addition d'une solution d'électrolyte polymère-sel. On obtient ensuite le film d'électrode positive par enduction.
Comme on pourra le constater dans les exemples qui suivent, le facteur principal de réussite est le séchage des poudres cobroyés, qui permet une réagglomération des particules et un meilleur mouillage des particules par la solution d'électrolyte, particulièrement quand on utilise pour commencer des solutions diluées.
L'invention est illustrée par les exemples qui suivent, donnés sans caractère limitatif.
Exemple 1 Une solution d'électrolyte polymère-sel est préparée en dissolvant 10 g de copolymère amorphe normalement utilisé dans les piles ACEP et 2 g de sel de lithium TFSI (trifluoro-sulfonimide de lithium) à 70 ml d'acétonitrile et 18 ml de toluène à une concentration de 0,12 g de complexe polymère-sel par ml de solution. Environ 100 ml de cettesolution est introduite avec 4 g de noir de Shawinigan dans un broyeur à billes de type "Red Devil''MC, contenant 3 billes d'acier de 16 mm de diamètre. Le mélange est placé sur un agitateur à
peinture et agité 30 minutes. 25 g d'oxyde de vanadium sont alors ajoutés et agités 30 minutes.
Ce mélange correspond à un pourcentage volumique d'oxyde de vanadium/noir de carbone/polymère-sel de 40/10/50 dans le film séché. Sa viscosité est élevée (> 100 000 cps) et il est difficile à
épandre. Le film d'électrode positive obtenu par enduction du mélange sur un film d'aluminium mince est texturisé, peu uniforme et très rugueux par analyse au Dektak. Son épaisseur, une fois séché, est de 75 ~m et sa porosité évaluée à 100% à partir de la mesure du poids du film par unité de surface.
2140~6 Monté en pile ACEP avec un film d'électrolyte mince et un film de lithium, ce film a un pourcentage d'utilisation du matériau d'électrode positive acceptable, mais a tendance à faire des dendrites.
Exemple 2 On procède comme à l'exemple 1 mais en commençant par ajouter ensemble l'oxyde de vanadium, puis le noir de Shawinigan. La solution obtenue est encore plus visqueuse et elle contient des grumeaux.
Le film d'électrode positive est encore moins uniforme.
Exemple 3 On procède comme à l'exemple 1 mais en partant de 80 ml d'une solution d'électrolyte plus diluée dont la concentration est de 0,08 g/ml.
Après broyage avec le noir et l'oxyde de vanadium, on rajoute 20 ml d'une solution d'électrolyte plus concentrée (0,28 g/ml) pour aboutir à la même concentration finale (0,12 g/ml). Les résultats ne sont pas meilleurs qu'à l'exemple 1.
ExemPle 4 4 g de noir et 100 1 d'heptane sont broyés 30 minutes, puis 25 g d'oxyde de vanadium rajoutés et broyés 30 minutes comme à l'exemple 1. L'heptane est évaporé, puis le mélange de poudres séché sous vide à 85C pendant 48 heures. 100 ml de solution d'électrolyte de l'exemple 1 sont rajoutés et broyés 40 minutes. La viscosité de la solution obtenue est d'environ 500 cps. Les films d'électrode positive préparés avec cette solution sont lisses, uniformes, d'une épaisseur de 48 ~m et d'une porosité d'environ 30%. Le comportement électrochimique est excellent, sans dendrites.
Exemple 5 On procède comme à l'exemple 4, mais avec de l'acétonitrile. La solution finale est un peu plus `- 21~0456 visqueuse (600 cps) et le comportement électrochimique (% d'utilisation) un peu moins bon.
Exemple 6 On procède comme à l'exemple 4, mais on rajoute tout d'abord, au mélange de poudres cobroyées séchées, 80 ml de solution d'électrolyte dilué (0,08 g/ml) broyé 30 minutes, et rajoute 20 ml de solution plus concentrée (0,28 g/ml). Les films d'électrode positive obtenus de cette fac,on sont lisses, uniformes, d'une épaisseur de 44 ~ et d'une porosité de 20%, avec un excellent comportement électrochimique.
Exemple 7 On procède comme à l'exemple 6, mais en utilisant un microbroyeur à billes à axe horizontal de marque Premier MillMC de 36 litres de capacité de broyage et des quantités de matériaux - proportionnellement plus élevées. Les résultats obtenus sont identiques.
Claims (17)
1. Procédé de préparation d'une solution contenant un pourcentage élevé d'un mélange de particules solides dont au moins une partie est constituée de matériaux à surface spécifique ou à
capacité d'absorption d'huile élevées, tout en conservant de bonnes propriétés rhéologiques à la solution et en permettant l'épandage d'un film mince de bonne qualité et de porosité relativement basse, caractérisé en ce que l'on effectue dans un solvant un cobroyage de particules solides du premier type dont la taille se situe entre environ 5 et 100 µm, et de particules du deuxième type, à surface spécifique ou capacité
d'absorption d'huile élevées, dont la taille est inférieure à environ 2 µm, et l'on obtient un mélange cobroyé, on sèche le mélange cobroyé jusqu'à
l'obtention d'une poudre sèche de particules réagglomérées, et on disperse la poudre obtenue dans une solution comportant un polymère.
capacité d'absorption d'huile élevées, tout en conservant de bonnes propriétés rhéologiques à la solution et en permettant l'épandage d'un film mince de bonne qualité et de porosité relativement basse, caractérisé en ce que l'on effectue dans un solvant un cobroyage de particules solides du premier type dont la taille se situe entre environ 5 et 100 µm, et de particules du deuxième type, à surface spécifique ou capacité
d'absorption d'huile élevées, dont la taille est inférieure à environ 2 µm, et l'on obtient un mélange cobroyé, on sèche le mélange cobroyé jusqu'à
l'obtention d'une poudre sèche de particules réagglomérées, et on disperse la poudre obtenue dans une solution comportant un polymère.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules solides du premier type sont à base de composés inorganiques.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les composés inorganiques sont choisis parmi les oxydes et les sulfures.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les composés inorganiques sont choisis parmi les oxydes et sulfures de vanadium, de titane, de fer, de chrome et de cuivre.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules du deuxième type à surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées sont choisis parmi les noirs de carbone et les fumées de silice.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites particules sont des noirs de carbone choisis parmi les noirs de Shawinigan et les noirs de Kehjen.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites particules sont des fumées de silice choisies parmi l'AEROSILMD et le CARBOSILMD.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on épand la solution comportant le polymère et le mélange cobroyé et l'on obtient un film par séchage.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mélange cobroyé comporte du noir de carbone et lesdites particules solides du premier type, ladite solution comporte un électrolyte à base de polymère et de sel, et le pourcentage volumique de particules solides/noir de carbone/électrolyte dans le film séché se situe entre environ 30/8/62 et 40/10/50.
10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce ledit cobroyage s'effectue dans un solvant non polaire.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le solvant non polaire est constitué par un solvant de type aliphatique ou cycloaliphatique.
12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on broie d'abord les particules à surface spécifique ou capacité
d'absorption d'huile élevées pendant environ 30 minutes après quoi on ajoute les particules solides du premier type au mélange et l'on broie à nouveau environ 30 minutes, on évapore ledit solvant pour obtenir un mélange de poudres et l'on sèche le mélange de poudres sous vide à environ 85°C pendant environ 48 heures.
d'absorption d'huile élevées pendant environ 30 minutes après quoi on ajoute les particules solides du premier type au mélange et l'on broie à nouveau environ 30 minutes, on évapore ledit solvant pour obtenir un mélange de poudres et l'on sèche le mélange de poudres sous vide à environ 85°C pendant environ 48 heures.
13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le solvant est constitué par de l'heptane ou du cyclohexane.
14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pourcentages volumiques dans le film séché des particules solides du premier type et des particules à surface spécifique ou capacité d'absorption d'huile élevées sont supérieurs à environ 25% et 6% respectivement.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits pourcentages dans lesdits films séchés se situent à environ 40% et 10%
respectivement, pour les applications électrochimiques dans les accumulateurs ACEP
nécessitant de faibles porosités.
respectivement, pour les applications électrochimiques dans les accumulateurs ACEP
nécessitant de faibles porosités.
16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits pourcentages se situent à environ 70% et 15% respectivement, pour les autres applications notamment des peintures et des bandes magnétiques où des teneurs élevées en particules sont désirées et une certaine porosité
des films séchés est acceptable.
des films séchés est acceptable.
17. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on broie d'abord du noir de carbone dans l'heptane, qu'on ajoute ensuite de l'oxyde de vanadium, après séchage du mélange de poudres on ajoute une solution d'un copolymère amorphe électrolyte et du sel de lithium TFSI dans l'acétonitrile et le toluène, et on prépare un film d'électrode positive ACEP épandu avec cette solution.
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|---|---|---|---|
| US08/203,317 US5521026A (en) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | Process for preparing solutions of a positive electrode for polymer electrolyte battery by pre-dispersion of solid powders |
| US08/203,317 | 1994-03-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2140456A1 true CA2140456A1 (fr) | 1995-09-02 |
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ID=22753458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002140456A Abandoned CA2140456A1 (fr) | 1994-03-01 | 1995-01-18 | Procede de preparation de solutions d'une electrode positive pour accumulateur a electrode polymere par pre-dispersion de poudres solides |
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| US (1) | US5521026A (fr) |
| CA (1) | CA2140456A1 (fr) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US8333911B2 (en) | 2006-01-26 | 2012-12-18 | Hydro-Quebec | Co-crushed mixture of an active material and of a conductive material, preparation methods and uses thereof |
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| CA2394056A1 (fr) | 2002-07-12 | 2004-01-12 | Hydro-Quebec | Particules comportant un noyau non conducteur ou semi conducteur recouvert d'un couche conductrice, leurs procedes d'obtention et leur utilisation dans des dispositifs electrochimiques |
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| DE102018218616A1 (de) * | 2018-10-31 | 2020-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Elektrodenmaterialien |
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| US5066422A (en) * | 1988-06-03 | 1991-11-19 | Armstrong World Industries, Inc. | Static dissipative vinyl surface covering materials, methods for them, and composition for static dissipation |
| US4976890A (en) * | 1988-06-03 | 1990-12-11 | Armstrong World Industries, Inc. | Static dissipative vinyl sheet and film |
| US4990413A (en) * | 1989-01-18 | 1991-02-05 | Mhb Joint Venture | Composite solid electrolytes and electrochemical devices employing the same |
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1994
- 1994-03-01 US US08/203,317 patent/US5521026A/en not_active Expired - Lifetime
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1995
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