CA2514783C - Rechargeable electrochemical accumulator - Google Patents

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Abstract

The invention relates to a metallic lithium rechargeable electrochemical accumulator, comprising at least one lithium metal electrode and at least one polymeric electrolyte gel. Said accumulator is capable of operating at temperatures from - 20 to 60 ·C, essentially without formation of lithium dendrites on the whole surface of the metallic lithium electrode. The above is also characterised by a particularly long life, even with intensive use at low temperature. Said inventive rechargeable accumulator can be produced by use of a production method with particular application of temperature control during the specific production stages. As a result of the extremely high electrochemical performance of said accumulator, in particular the remarkable stability thereof, said accumulator can be used in new application fields such as hybrid vehicles, electric vehicles and emergency supply systems such as those of the UPS type.

Description

GÉNÉRATEUR ÉLECTROCHIMIQUE RECHARGEABLE
DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention a pour objet un générateur électrochimique rechargeable au lithium métallique comportant au moins une électrode de type lithium métallique et au moins un électrolyte polymère gel.

L'invention a également pour objet un procédé de préparation de ce générateur et l'utilisation de celui-ci notamment comme source de courant dans des véhicules hybrides électriques, des véhicules électriques ou des UPS.

BREVE DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Il est connu d'utiliser du lithium métallique dans des batteries primaires à
base de MnO2 comme cathode. Ces batteries sont utilisées dans le domaine de l'électronique, par exemple dans les montres comme back up de mémoire. A cause de la formation de dendrites de lithium, ces batteries ne sont pas rechargeables. Ce phénomène indésirable semble causé par l'utilisation d'électrolytes liquides, associée à cette technologie.

Une technologie connue sous le nom de ACEP a été développée par Hydro-Québec pour tenter de résoudre le problème de formation de dendrites. Cette technologie qui utilise un polymère sec a toutefois seulement partiellement résolu ce problème. En effet, le fonctionnement normal de cette technologie reste à des températures supérieures à 60 Celsius.

Le brevet US-A-6.190.804 au nom de Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co. décrit des générateurs électrochimiques comportant un électrolyte solide. L'électrolyte solide est obtenu en dissolvant un composé tétrafonctionnel de formule spécifique et à
haut poids moléculaire avec un sel électrolytique dans un solvant, puis en réalisant la réticulation de la solution. Les générateurs préparés selon la technologie décrite dans ce brevet présentent l'inconvénient de ne fonctionner qu'à des températures dites chaudes.
RECHARGEABLE ELECTROCHEMICAL GENERATOR
FIELD OF THE INVENTION

The present invention relates to a rechargeable electrochemical generator at lithium metal having at least one lithium type electrode metallic and minus a gel polymer electrolyte.

The invention also relates to a method of preparing this generator and the use of it notably as a source of current in vehicles hybrid electric, electric vehicles or UPS.

BRIEF DESCRIPTION OF THE PRIOR ART
It is known to use metallic lithium in primary batteries to base of MnO2 as cathode. These batteries are used in the field of electronics, by example in watches as back up of memory. Because of the formation of lithium dendrites, these batteries are not rechargeable. This phenomenon undesirable seems caused by the use of liquid electrolytes, associated with this technology.

A technology known as ACEP has been developed by Hydro-Québec for try to solve the problem of forming dendrites. This technology who uses however, a dry polymer has only partially solved this problem. In effect, the normal operation of this technology remains at temperatures greater than 60 Celsius.

US-A-6,190,804 to Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co. discloses electrochemical generators having a solid electrolyte. The electrolyte solid is obtained by dissolving a tetrafunctional compound of specific formula and high weight molecularly with an electrolytic salt in a solvent and then realizing the crosslinking of the solution. Generators prepared according to the technology described in this patent have the disadvantage of only operating at so-called temperatures hot.

2 Le brevet US-A-6.517.590 au nom d'Hydro-Québec décrit l'utilisation d'agents lubrifiants pour améliorer les performances au niveau de l'étape de laminage du film constitutif de l'électrode et au niveau du film recouvrant l'anode. Les générateurs décrits dans ce document présentent cependant également une limitation en ce qui concerne leur utilisation à de basses températures.

La demande internationale WO 03/063 287 au nom d'Hydro-Québec décrit un électrolyte polymère qui peut être sous forme de gel et qui présente une stabilité
électrochimique supérieure à 4 Volts lorsque l'on l'utilise comme électrolyte pour des supercondensateurs hybrides et pour des générateurs électrochimiques. Les générateurs au lithium correspondants présentent cependant des limitations lors de la recharge de la batterie, on assiste alors à la formation de dendrites de lithium.

Il existe donc un besoin pour de nouveaux générateurs rechargeables dépourvus des inconvénients habituellement associés aux systèmes électrochimiques de l'art antérieur.
Il existe également un besoin pour des générateurs rechargeables, présentant une durée de vie prolongée, et stables même dans des conditions d'utilisation inhabituelles telles que des températures inférieures à 60 Celsius et pouvant même être aussi basses que- 20 Celsius.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

La présente invention répond aux besoins ci-dessus évoqués en - fournissant un générateur électrochimique rechargeable au lithium métallique comportant au moins une électrode de type lithium métallique et au moins un électrolyte polymère gel.
Ce générateur est capable d'opérer à des températures comprises entre - 20 et 60 Celsius, substantiellement sans formation de dendrites de lithium sur la surface totale d'électrode de type lithium métallique. Il se caractérise aussi par une durée de vie remarquable même en utilisation intensive à basse température.
2 US-A-6,517,590 in the name of Hydro-Quebec describes the use of agents lubricants to improve performance at the rolling stage of the movie constituent of the electrode and at the level of the film covering the anode. The generators described However, in this document there is also a limitation regarding regards their use at low temperatures.

International application WO 03/063 287 in the name of Hydro-Québec describes a polymer electrolyte which may be in the form of a gel and which has a stability Electrochemical greater than 4 volts when used as an electrolyte for some hybrid supercapacitors and for electrochemical generators. The generators corresponding lithium standards, however, have limitations when recharge the battery, we then witness the formation of lithium dendrites.

There is therefore a need for new rechargeable generators without of the disadvantages usually associated with electrochemical systems of art prior.
There is also a need for rechargeable generators, presenting a duration of extended life, and stable even under unusual conditions of use as temperatures below 60 Celsius and can even be as low that- 20 Celsius.

SUMMARY OF THE INVENTION

The present invention meets the needs mentioned above by providing a Rechargeable lithium metal electrochemical generator comprising at least one lithium metal electrode and at least one gel polymer electrolyte.
This generator is able to operate at temperatures between - 20 and 60 Celsius, substantially without formation of lithium dendrites on the total surface electrode of metallic lithium type. It is also characterized by a lifetime remarkable even in intensive use at low temperatures.

3 Le générateur selon l'invention est donc très stable en fonctionnement et présente unec durée de vie particulièrement longue, associée notamment à la quasi absence df---formation de dendrites de lithium même dans des conditions d'utilisation défavorables telles que de nombreux cyclages réalisés à de basses températures, inférieures à 60 Celsius.

Ce nouveau générateur rechargeable peut être obtenu par mise en oeuvre d'un procédé de fabrication impliquant notamment un contrôle des températures appliquées dans des étapes spécifiques de la fabrication.
En raison de son niveau très élevé de performances électrochimiques, en particulier de sa stabilité remarquable, ce générateur est utilisable dans de nouveaux domaines d'application tels que les véhicules hybrides, les véhicules électriques et les systèmes d'alimentation d'urgence, par exemple ceux de type UPS. En fait, ce nouveau générateur est utilisable dans tout type d'application et ce même en plein air dans des régions froides.

L'invention ainsi que ses avantages ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée et non restrictive qui suit, faite en se référant aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 est un schéma représentant la structure interne d'un générateur rechargeable selon l'invention comportant trois films de base incluant un film d'anode à
base de lithium, un film séparateur et un film de cathode, le générateur comprenant aussi un film de passivation SEI (Solid Electrolyte Interface) formé à la surface du film à
base du lithium et à la surface du film de la cathode après laminage par réticulation d'une composition électrolytique.

La Figure 2 est un schéma illustrant un mode de mise en oeuvre d'un procédé de fabrication d'une batterie au lithium selon l'invention dans lequel du lithium métallique extrudé et/ou laminé est utilisé avec ou sans collecteur de courant.
3 The generator according to the invention is therefore very stable in operation and present unec particularly long service life, associated in particular with the virtual absence of -formation of lithium dendrites even under conditions of use adverse such as many cycling carried out at lower temperatures, lower at 60 Celsius.

This new rechargeable generator can be obtained by implementing a process of manufacturing involving in particular a control of the temperatures applied in of the specific stages of manufacture.
Because of its very high level of electrochemical performance, particular of his remarkable stability, this generator is usable in new areas applications such as hybrid vehicles, electric vehicles and the systems emergency power supply, for example those of UPS type. In fact, this new generator can be used in any type of application and even outdoors in regions cold.

The invention as well as its advantages will come out better on reading the description detailed and non-restrictive that follows, made with reference to the drawings attached.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figure 1 is a diagram showing the internal structure of a generator rechargeable according to the invention comprising three base films including anode film with base of lithium, a separator film and a cathode film, the generator comprising also a movie of SEI (Solid Electrolyte Interface) passivation formed on the surface of the film basis of lithium and on the surface of the cathode film after crosslinking a electrolytic composition.

FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a method of manufacture of a lithium battery according to the invention in which lithium metallic Extruded and / or laminated is used with or without a current collector.

4 La Figure 3 est une courbe de cyclage d'une batterie préparée selon l'invention, illustrant la stabilité de l'interface lithium métal obtenue avec un polymère gel préparé
par mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention et testé dans un générateur rechargeable fabriqué
tel que décrit dans l'exemple 1 ci-après.

La Figure 4 est une courbe de cyclage comparant les décharges à haut régime d'une batterie rechargeable au lithium métal avec celles d'une batterie lithium-ion utilisant un électrolyte polymère gel, la préparation des composants de cette batterie étant décrite dans l'exemple 2 ci-après.
La Figure 5 est une courbe de cyclage d'un générateur électrochimique rechargeable préparé selon le procédé de l'invention ci-après décrit dans l'exemple 3, si ce n'est que la température de réticulation du mélange polymère réticulable/plastifiant/sel de lithium est supérieure à la température de préparation par laminage du film de lithium métallique.

La Figure 6 et est une photographie de deux dispositifs de pression (press-cells) fabriqués par la société Hydro-Québec, un de ces dispositifs étant montré sous forme assemblé, l'autre sous forme démonté avec une batterie à tester positionnée à
l'intérieur d'un de ses couvercles. Ces dispositifs permettent de contrôler la pression dynamique exercée sur une batterie placée à l'intérieur du dispositif, dans l'emplacement prévu à cet effet. Tel qu'il est illustré, ils sont chacun composés de deux couvercles emboîtables qui sont solidarisés à l'aide de quatre systèmes vis écrous. Lorsque le dispositif est assemblé, le piston qui traverse l'un des couvercles exerce une pression sur la batterie testée, le déplacement du piston étant assuré par une arrivée d'air.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

Dans le cadre de la présente invention, on entend par électrolyte polymère gel une masse visco-élastique formée à partir d'une suspension colloïdale qui comporte au moins un polymère réticulable, au moins un solvant plastifiant et au moins un sel de lithium. Le taux de réticulation du ou des polymères réticulables présent(s) dans le gel est habituellement compris entre 5 et 40 %, à température ambiante.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par e solvant plastifiant d'un polymère réticulable un composé organique ou un mélange de composés organiques capable de solubiliser le polymère réticulable et d'améliorer la plasticité de l'électrolyte polymère gel obtenu par réticulation de ce polymère réticulable, en mélange avec le solvant plastifiant et avec un sel ionique. L'étape de réticulation est réalisée substantiellement sans évaporation du solvant plastifiant. Le solvant plastifiant a également pour finalité
d'améliorer la conductivité ionique de l'électrolyte polymère gel obtenu, et ce, en particulier à basse température d'utilisation.

Un premier objet de la présente invention réside dans un générateur électrochirniqu e rechargeable au lithium métallique comportant au moins une électrode de type lithiur-11 métallique et au moins un électrolyte polymère gel, ce générateur étant susceptible d'opérer substantiellement sans formation de dendrites sur la surface totale d'électrod e de type lithium métallique présente dans ledit générateur.

Plus précisément, l'invention telle que revendiquée réside dans un générateur électrochimique rechargeable au lithium métallique comportant au moins une électrode constituée d'un film de lithium métallique ou d'un alliage intermétallique riche en lithium et au moins une cathode séparée par un séparateur, chacun sous forme d'un film, ledit séparateur étant imprégné par un électrolyte polymère gel, ledit générateur étant caractérisé en ce que la face de l'électrode en regard de l'électrolyte porte un film de passivation et en ce que l'électrolyte polymère gel occupe l'espace entre les électrodes et le séparateur, ainsi que les porosités des matériaux formant les électrodes et le séparateur.

5a Ce générateur est caractérisé parle fait qu'il est susceptible d'opérer, à des températures comprises entre - 20 et 60 Celsius, substantiellement sans formation de dendrites (le lithium sur la surface totale d'électrode de type lithium métallique.

De préférence, ce générateur rechargeable est conçu de façon à ce que après cyclages, la formation de dendrites de lithium se fait seulement sur moins de 1 %, de ln surface totale d'électrode de type lithium métallique, On évalue la stabilité du générateur par rapport aux dendrites en calculant l'évolution de l'efficacité coulombique du générateur au cours des cycles. Pour ce faire, on alterne lets tests de charge et de décharge. On considère qu'il n'y a pas formation de dendrites lorsque l'efficacité coulombique reste comprise entre 90 et 100 %. Lorsque cette efficacité chute au dessous (le 90 %, il y apparition de phénomènes parasites au nivea'=ri de la structure des générateurs. Lorsque l'efficacité coulombique dépasse 100 %, il y a des dendrites qui se sont formées et on procède alors à la mesure des surfaces contaminées. La surface recouverte de dendrites est quantifiée en utilisant un microscop e électronique à balayage.

De préférence aussi, le générateur rechargeable selon l'invention est conçu de façon à
présenter une stabilité telle au cyclage, après 200 cycles, que les dendrites de lithiuin formées occupent moins de 1% de la surface totale d'électrode de type lithium métallique.

Selon un mode avantageux de réalisation de la présente invention, le générateur comporte au moins trois films. Le premier film constitue une électrode positive. Le deuxième film à base de lithium métallique constitue une électrode négative, alors que le troisième film joue le rôle de séparateur entre l'électrode positive et l'électrode négative.
Dans ce générateur, le film qui constitue l'électrode positive est avantageusement constitué par un film de LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, Li4Ti5O12 ou d'un mélange de ces derniers. Plus avantageusement encore on retiendra les électrodes positives dont le film est réalisé à partir d'un mélange d'au moins deux des composés LiCoO2i LiNiO2, LiFePO4 et Li4Ti5O12.

L'électrode négative à base de lithium est constituée de préférence d'un film de lithium métallique et/ou d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium tel qu'un mélange lithium-aluminium, lithium acier, lithium-Sn et lithium-Pb. A titre d'exemples, on peut citer les mélanges d'alliages intermétalliques riches en lithium qui comportent environ 8 % d'aluminium.

Le séparateur est quant à lui avantageusement constitué d'un film choisi dans le groupe constitué par les films de types polyéthylène, polypropylène, polyéther et polyéthylène/polypropylène.

De préférence encore, le générateur électrochimique rechargeable selon de l'invention est conçu pour opérer entre 1,5 et 5 Volts. Le voltage de fonctionnement est fonction du matériau utilisé par exemple avec LiFePO4 il est de l'ordre de 3,5 Volts, avec LiCoO2 de l'ordre de 3,7 Volts, avec Li4Ti5O12 de l'ordre de 1.5 Volts et avec LiNiO2 de l'ordre de 3,8 Volts.

Selon l'invention, un électrolyte polymère gel occupe non seulement les cavités qui existent à l'intérieur du générateur entre les électrodes et le séparateur, mais également les porosités qui existent à l'intérieur des électrodes et du séparateur.

Cet électrolyte polymère gel est avantageusement obtenu par réticulation d'une composition électrochimique constituée d'au moins une partie du ou des polymère(s) réticulable(s) présent(s) dans un mélange polymère réticulable/solvant plastifiant/sel de lithium. La réticulation est mise en oeuvre avec ou sans auxiliaires de réticulation, de préférence in situ, après constitution du générateur électrochimique rechargeable.
En pratique, le polymère réticulable utilisé se trouve avantageusement sous forme solide ou liquide et le sel de lithium se trouve avantageusement sous forme solide, comme par exemple sous forme d'une poudre.

Le solvant plastifiant sous forme liquide a quant à lui notamment pour fonction de dissoudre le polymère réticulable, et d'augmenter la conductivité
électrochimique de l'électrolyte polymère gel, ainsi que sa plasticité.

Selon une variante avantageuse, la réticulation de la composition électrochimique est réalisée en présence d'au moins un additif, de nature organique et/ou inorganique, susceptible d'améliorer les caractéristiques mécaniques telles, que la tenue mécanique du séparateur entre les électrodes et/ou la sécurité des systèmes électrochimiques dans lesquels l'électrolytique polymère gel est présent.

De préférence le polymère réticulable est choisi dans le groupe des polymères réticulables à quatre branches. Ce polymère réticulable est alors présent seul ou en combinaison avec un autre composant de nature polymérique ou non polymérique.

Dans ce dernier cas, le polymère réticulable à quatre branches possède de préférence dis terminaisons hybrides. Parmi les terminaisons hybrides envisagées on peut mentionner les terminaisons hybrides acrylates (de préférence méthacrylate) et alkoxy (de préférenc e les groupements alkoxy avec de 1 à 8 atomes de carbone, plus préférentiellement encore les groupements méthoxy ou éthoxy), ou encore vinyl. Une branche au moins du polymère à quatre branches, et de préférence au moins deux branches des polymères retenus sont susceptibles de donner lieu à une réticulation.

De tels polymères à quatre branches sont décrits de façon extensive dans le brevet US-6.190.804 ainsi que dans la demande internationale WO 03/063 287.

Le polymère réticulable peut être avantageusement associé à au moins un composant choisi dans les familles suivantes des poly(vinylyldiènefluoride), aussi appelés (PVDF), de formule chimique (CH2-CF2)r,, dans laquelle n varie avantageusement entre 150 et 15.000, préférentiellement n est supérieur à 1.500 et inférieur à 4.000, plus préférentiellement encore n est voisin de 2.300. Parmi ces polymères, on préfère ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 10.000 et 1 million, plus préférentiellement encore ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 100.000 et 250.000;

des copolymères poly(vinylydiène fluoro-co-hexafluoropropène), de formule [(CH2-CF2),,(CF2-CF(CF3))1,]õ aussi appelés (PVDF-HFP), dans laquelle n varie de 150 à 15.000, de préférence n varie de 1.500 à 4.000, plus préférentiellement encore n est voisin de 2.300 et x varie de préférence entre 0,92 et 0,85. Parmi ces polymères, on préfère ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 10.000 et 1 million, plus préférentiellement encore ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 100.000 et 250.000;

des poly(tetrafluoroethylène), aussi appelés (PTFE), de formule chimique (CF2-CF2),,, dans laquelle n varie de 5 à 20.000, de préférence avec n variant de 50 à 10.000. Parmi ces polymères on préfère ceux ayant un poids moléculaires moyen compris entre 500 et 5 millions, plus préférentiellement encore ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 5.000 et 1.000.000, dt--préférence d'environ 200.000;

des poly(éthylène-co-propylène-co-5-methylène-2-norbornène) ou des copolymères éthylène propylène-diène, aussi appelés EPDM, de préférence ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 10.000 et 250.000, plus préférentiellement compris entre 20.000 et 100.000;

- des polyols tels que :

- l'alcool polyvinylique avec un poids moléculaire moyen qui est de préférence compris entre 50.000 et 1 million, ou une cellulose, de préférence d'un poids moléculaire moyen compris entre 5.000 et 250.000 dont une partie des groupements OH est remplacée par des groupements OCH3, OC2H5, OCH4OH, OCH2CH(CH3)OH, OC(=O)CH3, ou OC(=O)C2H5, et/ou - les produits de condensation de l'oxyde d'éthylène, de préférence ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 1.000 et 5.000, de préférence pur ou en mélange avec de l'oxyde de propylène sur du glycérol ou du triméthylolpropane, et éventuellement réticulés par un di-ou tri-isocyanate de formule (O=C=N),,-R avec 2<x<4 et R représentant un groupement aryl ou alkyl assurant la polyfonctionnalité avec le groupe (O=C=N),.;

- des poly(méthylmétacrylate) aussi appelés (PMMA), de formule [(CH2-C(CH3)/(CO2CH3)],,, dans laquelle n varie de préférence entre 100 et 10.000, plus préférentiellement encore avec n variant de 500 à 5.000. Parmi ces polymères on préfère ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 10.000 et 1 million, plus préférentiellement encore ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 50.000 et 500.000;
4 Figure 3 is a cycling curve of a battery prepared according to the invention, illustrating the stability of the lithium metal interface obtained with a prepared gel polymer by setting of a method according to the invention and tested in a rechargeable generator made as described in Example 1 below.

Figure 4 is a cycling curve comparing high-speed discharges a rechargeable lithium metal battery with those of a lithium-ion battery using a polymer gel electrolyte, the preparation of the components of this battery being described in Example 2 below.
Figure 5 is a cycling curve of an electrochemical generator rechargeable prepared according to the process of the invention hereinafter described in Example 3, if it's only the crosslinking temperature of the crosslinkable polymer / plasticizer / salt mixture of lithium is greater than the preparation temperature by rolling of the lithium film metallic.

Figure 6 is a photograph of two pressure devices (press cells) manufactured by Hydro-Québec, one of these devices being shown under form assembled, the other in disassembled form with a test battery positioned at interior one of his lids. These devices make it possible to control the pressure dynamic exerted on a battery placed inside the device, in the location provided for this effect. As illustrated, they are each composed of two lids interlocking are secured using four screw nut systems. When the device is assembled, the piston which passes through one of the covers exerts pressure on battery tested, the movement of the piston being ensured by an air inlet.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

In the context of the present invention, the term polymer electrolyte gel a visco-elastic mass formed from a colloidal suspension which comprises at at least one cross-linkable polymer, at least one plasticizing solvent and at least one salt of lithium. The degree of crosslinking of the crosslinkable polymer (s) present in the gel is usually between 5 and 40% at room temperature.

In the context of the present invention, the term plasticizing solvent is understood to mean of a polymer crosslinkable an organic compound or a mixture of organic compounds able to solubilize the crosslinkable polymer and improve the plasticity of the polymer electrolyte gel obtained by crosslinking of this crosslinkable polymer, in admixture with the solvent plasticizer and with an ionic salt. The crosslinking step is carried out substantially without evaporation of the plasticizing solvent. The plasticizing solvent also for purpose to improve the ionic conductivity of the obtained gel polymer electrolyte, and this, in especially at low temperature of use.

A first object of the present invention resides in a generator electrochemical rechargeable lithium metal battery having at least one type electrode lithiur-11 metal and at least one gel polymer electrolyte, this generator being apt to operate substantially without dendrite formation on the total surface Electrode lithium metal type present in said generator.

More specifically, the invention as claimed resides in a generator electrochemical rechargeable lithium metal battery having at least one electrode made of a metallic lithium film or an alloy intermetallic rich in lithium and at least one cathode separated by a separator, each in the form of a film, said separator being impregnated with an electrolyte polymer gel, said generator being characterized in that the face of the electrode look electrolyte carries a passivation film and in that the electrolyte gel polymer occupies the space between the electrodes and the separator, as well as the porosities of the materials forming the electrodes and the separator.

5a This generator is characterized by the fact that it is likely to operate, to temperatures between - 20 and 60 Celsius, substantially without formation of dendrites (the lithium on the total surface of metal lithium type electrode.

Preferably, this rechargeable generator is designed so that after cyclings, the formation of lithium dendrites is only on less than 1%, from ln total area of lithium metal electrode, The stability of the generator with respect to the dendrites is evaluated by calculating the evolution of the coulombic efficiency of the generator during the cycles. To do this, we alternates lets load and discharge tests. It is considered that there is no formation of dendrites when the coulombic efficiency remains between 90 and 100%. When this efficiency drops below (the 90%, there is appearance of parasitic phenomena at level = ri of the structure of the generators. When coulombic efficiency exceeds 100 %, there is dendrites that have formed and then we measure the surfaces contaminated. The surface covered with dendrites is quantified using a microscope scanning electronics.

Preferably also, the rechargeable generator according to the invention is designed to way to have a stability such as cycling, after 200 cycles, that the dendrites of lithiuin formed occupy less than 1% of the total area of lithium-type metallic.

According to an advantageous embodiment of the present invention, the generator has at least three films. The first film constitutes an electrode positive. The second metal lithium film constitutes a negative electrode, while the third film acts as a separator between the positive electrode and electrode negative.
In this generator, the film that constitutes the positive electrode is advantageously consisting of a film of LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, Li4Ti5O12 or a mixture of these last. More advantageously, we will retain the positive electrodes whose film is made from a mixture of at least two LiCiO 2 LiNiO 2 compounds, LiFePO4 and Li4Ti5O12.

The lithium-based negative electrode is preferably a film of lithium metal and / or a mixture of lithium-rich intermetallic alloy such one lithium-aluminum, lithium steel, lithium-Sn and lithium-Pb mixtures. As examples mention may be made of lithium-rich intermetallic alloy mixtures which behave about 8% aluminum.

The separator is advantageously constituted of a film chosen from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyether and polyethylene / polypropylene.

More preferably, the rechargeable electrochemical generator according to the invention is designed to operate between 1.5 and 5 volts. The operating voltage is function of material used for example with LiFePO4 it is of the order of 3.5 volts, with LiCoO2 of the order of 3.7 Volts, with Li4Ti5O12 of the order of 1.5 Volts and with LiNiO2 of the order of 3.8 Volts.

According to the invention, a gel polymer electrolyte occupies not only the cavities that exist inside the generator between the electrodes and the separator, but also the porosities that exist inside the electrodes and the separator.

This gel polymer electrolyte is advantageously obtained by crosslinking a electrochemical composition consisting of at least a part of the polymer (s) crosslinkable agent (s) present in a crosslinkable polymer / solvent mixture plasticizer / salt lithium. The crosslinking is carried out with or without auxiliaries of crosslinking, preferably in situ, after constitution of the electrochemical generator rechargeable.
In practice, the crosslinkable polymer used is advantageously under solid form or liquid and the lithium salt is advantageously in solid form, like example in the form of a powder.

The plasticizing solvent in liquid form has in particular for function of Dissolve the crosslinkable polymer, and increase the conductivity electrochemical the polymer gel electrolyte, as well as its plasticity.

According to an advantageous variant, the crosslinking of the composition electrochemical is carried out in the presence of at least one additive, of organic nature and / or inorganic, likely to improve the mechanical characteristics such that the holding mechanics of separator between electrodes and / or system security electrochemicals in which gel electrolyte polymer is present.

Preferably the crosslinkable polymer is selected from the group of polymers crosslinkable to four branches. This crosslinkable polymer is then present alone or in combination with another component of polymeric or non-polymeric nature.

In the latter case, the crosslinkable four-branched polymer has preferably say hybrid terminations. Among the hybrid terminations envisaged one can mention the hybrid terminations acrylates (preferably methacrylate) and alkoxy (from preference alkoxy groups with 1 to 8 carbon atoms, more preferentially methoxy or ethoxy groups), or vinyl. At least one branch of polymer with four branches, and preferably at least two branches of polymers retained are likely to give rise to crosslinking.

Such four-branched polymers are extensively described in US patent 6,190,804 as well as in the international application WO 03/063 287.

The crosslinkable polymer may advantageously be associated with at least one component chosen in the following families poly (vinylyldienefluoride), also called (PVDF), of formula (CH2-CF2) r, in which n advantageously varies between 150 and 15,000, preferably n is greater than 1,500 and less than 4,000, more preferably still n is close to 2,300. Among these polymers, those having an average molecular weight of between 10,000 and 1 million, more preferably still those having a molecular weight average between 100,000 and 250,000;

poly (vinylydiene fluoro-co-hexafluoropropene) copolymers, of formula [(CH2-CF2), (CF2-CF (CF3)) 1, also known as (PVDF-HFP), in which n varies from 150 to 15,000, preferably n ranges from 1,500 to 4,000, more preferentially n is close to 2.300 and x preferably varies between 0.92 and 0.85. Among these polymers, those having a molecular weight average between 10,000 and 1 million, even more preferentially having an average molecular weight of between 100,000 and 250,000;

poly (tetrafluoroethylene), also called (PTFE), of chemical formula (CF2-CF2) n wherein n varies from 5 to 20,000, preferably with n varying of 50 to 10,000. Of these polymers, those having a molecular weight are preferred average between 500 and 5 million, more preferably still those having an average molecular weight of between 5,000 and 1,000,000, dt--preferably about 200,000;

poly (ethylene-co-propylene-co-5-methylene-2-norbornene) or ethylene propylene-diene copolymers, also called EPDMs, preferably those with an average molecular weight between 10,000 and 250,000, plus preferably between 20,000 and 100,000;

polyols such as:

polyvinyl alcohol with an average molecular weight of preferably between 50,000 and 1 million, or a cellulose, of preferably of average molecular weight between 5,000 and 250,000 part of the OH groupings is replaced by groupings OCH3, OC2H5, OCH4OH, OCH2CH (CH3) OH, OC (= O) CH3, or OC (= O) C2H5, and / or the condensation products of ethylene oxide, preferably those having an average molecular weight of between 1,000 and 5,000, preferably pure or in admixture with propylene oxide on glycerol or trimethylolpropane, and optionally cross-linked by a or tri-isocyanate of formula (O = C = N) - R with 2 <x <4 and R representing an aryl or alkyl group ensuring the polyfunctionality with the group (O = C = N).

poly (methylmetacrylate) also called (PMMA), of formula [(CH 2) C (CH3) / (CO2CH3)] n, wherein n preferably ranges from 100 to 10,000, more preferably still with n varying from 500 to 5,000. Among these polymers, those having an average molecular weight of between 10,000 and 1 million, more preferably still those with a weight average molecular weight of between 50,000 and 500,000;

5 - des poly(acrylonitrile), aussi appelés (PAN), de formule chimique [CH2-CH(CN)]n avec n variant de 150 à 18.800, plus préférentiellement encore avec n variant de 300 à 4.000. Parmi ces polymères, on préfère ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 10.000 et 1 million, plus préférentiellement encore ceux ayant un poids moléculaire moyen compris entre 20.000 et 10 200.000;

- des oxydes de Si02-A1203; et - des particules de nano Ti02 enrobées ou non d'une matière organique qui est de préférence compatible, c'est à dire stable et/ou ne générant aucune réaction secondaire parasite.

Les critères qui rentrent en compte dans l'optimisation du choix de l'électrolyte polymère gel utilisée dans le cadre de la présente invention sont:
- une faible pression vapeur;
- une bonne compatibilité avec le lithium métallique;
- une bonne compatibilité avec les additifs de type céramique, verre, inorganique et/ou organique ajoutés de préférence avant réticulation;
une bonne conductivité ionique; et - une large fenêtre électrochimique de fonctionnement qui se situe avantageusement de 0 à 5 Volts.

Le rapport plastifiant/polymère à quatre branches, exprimé en poids, varie de préférence dans les rapports 95/5 à 5/95. La quantité de l'initiateur exprimée par rapport à la quantité de polymère réticulable représente de 100 à 5.000 ppm, de préférence de 500 à
1.500 ppm d'initiateur.

On notera que la conductivité ionique de l'électrolyte polymère gel varie en fonction de rapport plastifiant/polymère réticulable. La sécurité de la batterie est aussi fonction de ce rapport.
Selon un mode avantageux de réalisation, la quantité de polymère réticulable représentes entre 1 et 95 %, préférentiellement entre 5 et 50 %, plus préférentiellement encore environ 10 % en poids de la quantité de la composition électrolytique soumise à
réticulation.
Le sel de lithium utilisé pour préparer l'électrolyte polymère gel est avantageusement de type LiBF4, LiPF6, LiTFSI, LiBETI, LIFSI ou est un mélange d'au moins deux de ces derniers. Plus préférentiellement encore, le sel de lithium est choisi dans le groupe constitué par LiTFSI, LiFSI et les mélanges de LiTFSI et de LiFSI.
Le sel de lithium présent dans la solution électrolytique liquide représente une quantité
molaire de 0,5 à 2,5, de préférence de 1 à 1,7 par rapport à la quantité de plastifiant.
Le solvant plastifiant utilisé pour préparer l'électrolyte polymère gel est, à
titre illustratif, choisi dans le groupe constitué par la gamma-buturolactone (y-BL), la tetrasulfonoamine (TESA), le carbonate de propylène (PC), le carbonate d'éthylène (EC) et les mélanges de ces derniers.

Le solvant plastifiant peut également être constitué d'un mélange, comme par exemple un mélange d'au moins deux solvants choisis dans le groupe constitué par la y-BL, la TESA, le PC et le EC.

Le solvant plastifiant peut aussi être choisi dans les mélanges ternaires du groupe constitué par y-BL + EC + PC, y -BL +EC, y -BL +PC, TESA+PC et y-BL + TESA +
PC + EC, par exemple dans un ratio (3 :1 :1).

Selon un mode particulièrement avantageux, l'électrolyte polymère gel est constitué ei poids :
- d'environ 10 % du polymère à quatre branches ERM-1 ELEXCELTM commercialis é
par DKS; et - d'environ 90 % de 1,5 Molaire de LiTFSi dans (EC + y-BL) ratio (1 :3).

Le générateur électrochimique de l'invention peut avantageusement comporter au moiras un agent réticulant ajouté au mélange polymère réticulable/solvant plastifiant/sel de lithium. Cet additif est de nature organique et/ou inorganique et il est choisi de façon à
améliorer les caractéristiques mécaniques du générateur, telles que la tenue mécanique du séparateur entre les électrodes et/ou la sécurité en fonctionnement du générateur. A
titre illustratif de tel additif, on peut citer les oxydes de titane, les oxydes d'aluminium et les mélanges d'au moins deux de ces oxydes. De tels additifs sont habituellement présents dans la composition réticulable à moins de 10 %, et de préférence à
moins de 5 % en poids.

Selon une variante de l'invention, la réticulation du polymère réticulable est conduite en présence d'un agent réticulant, choisi de préférence dans le groupe des peroxycarbonates.
Plus particulièrement, la réticulation est conduite en présence de benzoyl peroxyde.
L'agent réticulant est alors présent à raison de 500 à 5.000 ppm / polymère, de préférence à raison de 1.000 à 3.000 ppm, plus préférentiellement encore à
raison d'environ 2.000 ppm.

Selon un autre mode avantageux, la réticulation des polymères réticulables est réalisée à
une température comprise entre 20 et 90 Celsius, de préférence entre 45 et 80 Celsius, plus préférentiellement encore à température ambiante.

Afin d'obtenir un électrolyte polymère ayant la consistance désirée de gel, la réticulation du polymère réticulable est avantageusement réalisée pendant une durée qui est comprise entre 15 minutes et 72 heures, préférentiellement comprise entre 1 et heures, plus préférentiellement encore d'environ 24 heures.

La réticulation peut être réalisée à l'aide de diverses sources énergétiques.
Par exemple, par mise en oeuvre d'une irradiation par un faisceau d'électrons, par ultra violet, par rayonnement infrarouge ou thermique, ou par la mise en oeuvre d'au moins deux de ces techniques.

De façon avantageuse, on utilise un émetteur infrarouge ou une source thermique. On peut également réaliser avec succès la réticulation par faisceau électronique et sans utiliser d'agent de réticulation.

La réalisation de la réticulation par infrarouge génère un échauffement de la composition électrolytique et permet en particulier d'obtenir un film de passivation du lithium stable, en particulier lors du cyclage de la batterie.

Un deuxième objet de la présente invention réside dans le procédé permettant de préparer le générateur électrochimique rechargeable à haute stabilité défini précédemment.

Ce procédé comporte avantageusement une étape de formation d'un film de lithium métallique et/ou d'un film d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium par laminage ou par extrusion. Le film ainsi obtenu joue dans le générateur le rôle d'électrode négative. La technique d'extrusion seule, avec les réglages nécessaires au niveau des dimensions de l'extrudat sortant de la filière, permet aussi de fournir un film d'électrode adapté.

Ce procédé comporte également de façon avantageuse une étape préliminaire au cours de laquelle le lithium métallique et/ou le mélange d'alliage intermétallique riche en lithium, initialement sous forme solide tels que blocs, barres, granules.... , est extrudé avant d'être soumis à laminage. Il est par ailleurs avantageusement mis en oeuvre dans une enceinte anhydre et/ou en présence de préférence d'un gaz rare comme l'argon.
Ce procédé comporte donc une étape de dépôt par laminage d'un film de lithium métallique et/ou un film d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium, de i._ préférence sans support mais optionnellement sur un support d'électrode avantageusement à base de nickel, avec formation, au cours du laminage, d'une couches de passivation sur le film de lithium.

Les techniques d'extrusion et de laminage utilisables sont décrites dans le breve*
américain US-A-6.517.590.

Il est important que laminage du film de lithium soit réalisé à une température sensiblement identique à celle utilisée pour l'extrusion préliminaire du lithium.

L'invention telle que revendiquée réside donc plus précisément dans un procédé
de préparation d'un générateur électrochimique rechargeable tel que défini précédemment, consistant à appliquer un film d'anode et un film de cathode sur un film séparateur, caractérisé en ce que :
- le film d'anode est obtenu par extrusion ou laminage de lithium ou d'un alliage intermétallique de lithium;
- le film séparateur est un film de matériau polymère;
- le film d'anode, le film séparateur et un film de cathode sont assemblés par colaminage;
le film séparateur est imprégné, avant ou après mise en contact avec le film d'anode et le film de cathode, par une composition d'électrolyte qui comprend un polymère réticulable et un sel de lithium, éventuellement au moins un additif et éventuellement un solvant plastifiant;
la composition d'électrolyte est soumise à une réticulation à une température comprise entre 20 et 90 C avant ou après l'assemblage avec le film d'anode et le film de cathode;
le laminage, l'extrusion et la réticulation sont réalisés sensiblement à la même température;

14a la composition d'électrolyte est réticulée in situ, après assemblage des parties constitutives du générateur et après remplissage de ses cavités par ladite composition d'électrolyte.

Avantageusement, le procédé selon l'invention permet de préparer un générateur électrochimique rechargeable stable au lithium métallique et qui comporte :
- au moins une électrode de type lithium métallique recouverte d'un film à base de lithium, ledit film de lithium étant déposé sur l'électrode par laminage avec formation, au cours du laminage, d'une couche de passivation sur le film de lithium;

- au moins une cathode; et - au moins un électrolyte polymère gel.

La stabilité et la remarquable durée de vie de ce générateur proviennent du fait qu'il opère substantiellement sans formation de dendrites de lithium sur la surface totale d'électrode de type lithium métallique présente dans les générateurs.

Plus particulièrement ce générateur qui comporte une électrode à base de lithium, faite d'un film de lithium métallique et/ou d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium, opère substantiellement sans formation de dendrites à des températures de fonctionnement comprises entre - 20 et 60 Celsius.

Le film de lithium et/ou d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium est avantageusement préparé à partir de l'extrudât (masse sortant de la filière de l'extrudeuse) obtenu par extrusion de lithium ou et/ou d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium sous forme solide.

De préférence le procédé selon l'invention est mis en oeuvre en milieu anhydre et/ou er-i présence d'un gaz rare.

5 Avantageusement, les températures de laminage et d'extrusion sont maintenues sensiblement constantes pendant les étapes d'extrusion et de laminage.

Selon une variante avantageuse, l'extrusion de lithium métallique et/ou d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium est réalisée à une température comprise entre 10 50 et 100 Celsius et le laminage est réalisé à une température variant de 5 à 80 Celsius.

Une caractéristique importante du procédé selon l'invention réside dans le fait que l'étape de laminage et celle de réticulation sont réalisées sensiblement à la même 15 température.

Dans le cas ou seul la technique d'extrusion est considérée pour la formation du film de type lithium, on ajuste les températures de sortie d'extrusion et celle de réticulation de façon qu'elles soient sensiblement les mêmes. A titre illustratif, les températures mesurées à la sortie de l'extrusion d'un sel de lithium peuvent se situer entre 70 et 80 Celsius.

De façon préférentielle, l'écart de température de réalisation des étapes de laminage et de réticulation est inférieur ou égal à 2 Celsius. Plus préférentiellement encore, cet écart est inférieur ou égal à 1 Celsius.

Avantageusement, l'électrolyte polymère gel utilisé est obtenu par réticulation d'un mélange réticulable comportant au moins un polymère réticulable, au moins un solvant plastifiant et au moins un sel de lithium. La réticulation du polymère réticulable est avantageusement réalisée après assemblage des parties constitutives du générateur et après le remplissage de ses cavités par la composition réticulable.

La réticulation est avantageusement de type IR ou thermique et elle est, de préférence, réalisée en exerçant une pression sur les parois externes et/ou sur les interfaces internes du générateur en vue d'améliorer la soudure des interfaces internes. Elle varie avantageusement de 0,1 PSI à 75 PSI.

Selon une autre variante particulièrement avantageuse, le procédé de préparation d'un générateur électrochimique rechargeable selon l'invention comporte au moins les trois étapes de préparation, à savoir :
- la préparation d'un premier film de lithium à partir de lithium et/ou d'un mélange d'alliage intermétallique riche en lithium sous forme solide par extrusion puis par laminage ou seulement par extrusion;
- la préparation d'un deuxième film appliqué sur un support d'électrode pour former la cathode; et éventuellement - d'un troisième film séparateur par laminage ou par Doctor BladeTM sur un support.

Il est à noter que lors de la mise en oeuvre du procédé, les trois films sont préparés l'un après l'autre, dans un ordre indifférent, ou simultanément. Il est possible de procéder de façon continu ou discontinue.

Un troisième objet de la présente invention réside dans l'utilisation du générateur électrochimique rechargeable ci-dessus décrit ou tel que préparé selon le procédé
également ci-dessus décrit, comme source de courant dans les véhicules hybrides électriques, dans les véhicules électriques ou dans les sources d'alimentation d'urgence, par exemple de type UPS.

A titre d'exemple d'utilisation on peut mentionner, l'implantation en air et l'utilisation à
des températures inférieures à 0 Celsius.

DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRENTIEL DE
L'INVENTION

Un exemple de préparation de la matrice polymère par réticulation du polymère utilis comme électrolyte dans une batterie ayant une anode à base de lithium métallique est ci-après donné. La technologie associée à ce nouveau type de batteries est fonctionnelle basse température, en particulier à des températures allant de - 20 à 600 Celsius.

Le procédé de préparation de l'électrolyte polymère gel à partir de la composition électrolytique comporte au moins les deux étapes, à savoir :
1. la préparation de la composition électrolytique; et 2. la réticulation de la composition électrolytique.
Parmi les paramètres influençant la préparation de l'électrolyte polymère, on peut mentionner :
3. la nature de la source de réticulation;
4. la nature des additifs et leurs effets sur l'élimination des dendrites; et 5. le choix de l'étape du procédé de fabrication des générateurs au cours de laquelle la réticulation du polymère réticulable est réalisée, par exemple in situ lors du montage final de la batterie.

1 - Préparation de la composition électrolytique Dans l'exemple donné, la composition électrolytique est préparée à l'aide d'au moins un polymère réticulable et d'au moins un plastifiant liquide capable de faire augmenter la conductivité ionique avec assistance d'au moins un sel ou d'au moins un mélange de sels choisi de préférence parmi:
- LiTFSI ou LiFSI;
- un mélange de LiTFSI et de LiFSI; ou - un mélange de LiBF4 et de LiTFSI.

Il s'est avéré que le choix de l'électrolyte liquide est très important pour la formation, de façon intime, d'un gel chimique et physique.

Parmi les électrolytes liquides conseillés, on peut mentionner ceux qui présentent lem caractéristiques suivantes:
= une bonne conductivité à basse température (BT), c'est-à-dire à dei températures inférieures à 25 Celsius et supérieures à 0 Celsius;
= un point d'ébullition élevé c'est-à-dire préférentiellement supérieur à
200 Celsius;
= l'aptitude à former un film de passivation sur le lithium métallique, stable s haute densité de courant;
= une faible tension de vapeur, c'est-à-dire de préférence inférieure à 50 mm de Hg à 120 Celsius; et = une fenêtre électrochimique de 0 à 5 Volts.

Parmi les plastifiants avantageusement utilisés dans ce contexte, on mentionne la GAMMA-BL, le PC, l'EC et leurs mélanges avec au moins un polymère réticulable.

2 - Réticulation de la composition électrolyte Cette procédure est particulièrement importante pour l'obtention d'un électrolyte polymère gel présentant une très bonne tenue mécanique, ce qui s'est avéré
assurer une très bonne interface entre le lithium et l'électrolyte polymère gel, ainsi qu'entre l'électrolyte polymère gel et la cathode. A cet effet, différentes méthodes de réticulation ont été utilisées avec succès.

Un des aspects des plus importants dans la méthode retenue est le choix de la température de réticulation qui doit être de préférence sensiblement inférieure à la température d'extrusion du lithium.

Il a par ailleurs été constaté de façon inattendue qu'un générateur électrochimique particulièrement stable est obtenu lorsque la température ambiante de réticulation est sensiblement la même que la température à laquelle le laminage est réalisé. Il apparaît que cette précaution permet d'éviter l'endommagement du film de passivation du lithium qui se produit normalement et qui résulte dans la formation de dendrites, phénomène correspondant à la formation de couches de Li20 et le Li2Co3.

Dans le cas, où le lithium métal est juste extrudé, la polymérisation du mélange contenant le solvant plastifiant et le polymère réticulable est effectuée à la température à
la sortie de l'extrudeuse.

Les quatre techniques suivantes sont avantageusement utilisées pour réaliser la réticulation, à savoir l'exposition:
a) à un faisceau d'électrons;
b) à un rayonnement ultra violet;
c) à un rayonnement infrarouge généré de préférence par une source optique puis converti in situ en source thermique; et d) à une source thermique non optique.
Les deux derniers procédés (c,d) se sont révélés les plus avantageux. Ces procédés de réticulation peuvent être appliqués au polymère réticulable dans les étapes de préparation de la composition électrolytique mais il est préférable de les appliquer in situ dans le générateur après son assemblage.
De façon surprenante, la réticulation donne un pouvoir physique et mécanique au séparateur (électrolyte). On empêche aussi le lithium de former des dendrites lors du cyclage de la batterie, en particulier sur la surface fragile constituée par les joints de grain à la surface du lithium métallique.
3 - Nature de la source de la réticulation Les caractéristiques opérationnelles des sources de réticulation mentionnées dans la partie ci-dessus 2 ci-dessus sont préférentiellement:
a) Pour une irradiation par faisceau d'électrons Lorsque le séparateur d'électrolyte est formé à partir d'une membrane d~
polymère réticulable, la gamme de dose de réticulation est préférentiellement dc:2 5 Mrad à 20 Mrad, de préférence d'environ 5 Mrad. L'électrolyte liquide es 1 introduit dans la membrane de polymère et la conductivité ionique est assuré
5 par le mélange polymère - plastifiant liquide. Dans ce cas, il n'est pas nécessaires d'utiliser un séparateur comme PP ou PE ou leur mélange. En effet, la membranes polymère joue le rôle de séparateur et d'électrolyte en même temps.

b) Réticulation par UV
La mise en oeuvre de ce procédé est similaire à celle décrite au point 3 a) précédent, à la différence près que l'on ajoute en plus 10.000 à 50.000 ppm d'un photo initiateur (1%-5% en poids/polymère) dans le polymère pour assurer la réticulation, après introduction de ce dernier dans le mélange polymère réticulable - plastifiant. La source d'irradiation UV est en contact direct avec le polymère.

c) Réticulation par IR

Cette technique peut être appliquée directement ou indirectement sur le polymère réticulable, ce qui n'est pas le cas dans les techniques évoquées dans les parties 3 a) et 3 b). L'électrolyte polymère gel est obtenu après un mélange intime du polymère avec l'électrolyte liquide et avec l'initiateur. Ce mélange est alors injecté dans la partie poreuse du séparateur PP ou PE. La réticulation est assurée par une lampe Infra Rouge opérant à une température comprise entre 25 et 80 Celsius, de préférence pendant 24 heures ou bien à 80 Celsius pendant une heure, plus préférentiellement encore à 25 Celsius pendant 24 heures. Dans le cas de la réticulation indirecte, l'injection du mélange (polymère, électrolyte liquide, initiateur) se fait lors de la fabrication de la batterie. Dans ce cas, l'électrolyte occupe également l'espace poreux (porosité) de la cathode et le joint de grain du lithium. Ce type de réticulation est assuré en maintenant la batterie sous pression afin d'obtenir une très bonne interface entre le lithiutn, l'électrolyte----et l'électrolyte/cathode.

d) Réticulation thermique Ce procédé de réticulation est équivalent à celui de la partie 3 c) à la différence que la source de chaleur n'est pas optique.

4. Nature des additifs et leur effet sur l'élimination des dendrites L'utilisation combinée d'une source de réticulation et d'additifs de type Ti02, A1203 ou SiO2 permet d'améliorer les propriétés mécaniques et de conductivité ionique de l'interface électrolyte/lithium.

La réticulation par IR ou thermique en présence de TiO2 , A1203 ou Si02 est utilisée dans le procédé de fabrication de l'électrolyte à basse température. Les expériences réalisées ont mis, de façon surprenante, en évidence le rôle important de ces additifs, susceptibles d'augmenter la tenu mécanique de l'électrolyte gel, en soudant les interfaces lithium électrolyte gel et cathode/électrolyte gel. L'avantage supplémentaire constaté
réside dans le fait que cela assure une bonne sécurité de la batterie, en particulier lors d'un survoltage.

Par ailleurs d'autres paramètres influençant favorablement la conductivité de l'électrolyte et la résistance interfaciale de la batterie au lithium ont été mis en évidence. Ainsi, parmi les paramètres qui permettent d'obtenir en même temps une très bonne conductivité de l'électrolyte gel et une résistance interfaciale basse, on peut signaler la nature du sel avantageusement de type LiFSi ou LiTFSi et sa concentration dans l'électrolyte polymère gel, ainsi que la nature du plastifiant présent de préférence à
raison de 0,5 à 2,5 Moles dans le mélange plastifiant/polymère réticulable.

Il est également à noter que la conductivité ionique du gel dépend de la nature du sel et de sa concentration, du choix de l'électrolyte liquide et du rapport polymère/électrolyte liquide.

La concentration du sel est ainsi avantageusement choisie de préférence entre 1 et 2 moles et le sel est préférentiellement dissout dans un solvant du groupe y-BL, y-BL+ EC
et y-BL+ PC. Le pourcentage polymère réticulable/plastifiant est quand à lui avantageusement de 10/90 % en poids.

Une faible résistance interfaciale initiale est obtenue avec y-BL et une forte résistance interfaciale est obtenue avec y-BL+ PC, de plus la relation suivante est vérifiée pour les résistances interfaciales y-BL< y-BL+ EC < y-BL+ PC.

La résistance interfaciale de ce nouveau type de générateurs électrochimiques rechargeables demeure faible lors du stockage à long terme de la batterie au lithium, à la température ambiante. Cette résistance d'interface est obtenue avec la séquence décroissante suivante y -BL< y -BL + PC <y-BL+ EC, (y -BL) représentant la plus faible valeur et (y-BL+ EC) représentant la plus forte valeur.

Procédé de réticulation et fabrication de la batterie.

Les Figures 1 et 2 montrent le détail du procédé de fabrication d'une batterie au lithium par polymérisation in situ de l'électrolyte polymère par lampe infrarouge (optique) ou thermique.
Tel qu'illustré sur la Figure 2, trois films sont préparés simultanément par laminage. Le film de lithium métallique est préparé à partir d'un extrudât de lithium solide qui est laminé, optionnellement sur un film support d'électrode. Le film du séparateur est préparé à partir d'un extrudât de granules de polypropylène. Le film de la cathode est laminé, optionnellement sur un support. A la sortie des rouleaux (1), (2) et (3) de laminage, les trois films sont assemblés sous l'effet d'une pression exercée par les rouleaux (4) entre les différents films. On règle la distance entre les rouleaux pour qu'il reste des micro-espaces entre les différents. Ces micro-espaces sont remplies par la composition électrolytique réticulable. Le film multicouche est coupé dans la longueur désirée à l'aide d'un couteau non représenté sur la Figure 2 mais positionné à
proximitc du rouleau (5). Les sections du film multicouches ainsi obtenues sont imbibées successivement dans les bains (6) et (6') remplis du mélange polymères réticulable/solvant plastifiant/sel de lithium. Les sections imbibées ainsi préparées son -t soudées à une extrémité par exemple à l'aide d'ulta-sons. Les générateurs ainsi assemblés sont soumis à une source infra rouge dans la zone de chauffage (8) .
L'irradiation provoque la formation de l'électrolyte polymère gel à
l'intérieur des cavités du générateur mais également à l'intérieur des porosités présentes dans les électrodes e t dans le film séparateur. La température mesurée dans la zone d'exposition du générateur à la lumière infrarouge par la sonde de température (12) est ajustée avec celle mesurée par la sonde de température (11) indiquant la température de laminage du film de lithium. L'ajustement se fait à l'aide de la régulation de température (13).
Laréticulation est arrêtée lorsque l'électrolyte polymère gel a atteint la consistance d'un gel ce qui correspond à une valeur du degré de réticulation du polymère réticulable dans le mélange polymère réticulable/solvant plastifiant/sel de lithium comprise entre 5 et 40 %.
Contrairement à un solvant traditionnel, le solvant plastifiant ne s'évapore substantiellement pas au cours de l'étape de réticulation et le solvant plastifiant reste emprisonné dans la structure électrolyte polymère gel pour contribuer à sa conductivité
et à sa plasticité.

Les exemples ci-après présentés sont donnés à titre purement illustratif, et ne sauraient être interprétés comme constituant une quelconque limitation de l'objet revendiqué.

EXEMPLE 1 - Batterie avec lithium métal et gel -Gel (E-BEAM) Le procédé complet de préparation des films et d'assemblage du générateur correspondant ci-après utilisé est réalisé en continu dans une boite à gants ave c régulations de température et sous argon, selon le schéma représenté dans la Figure 2 _ La fabrication de l'extrudât de lithium métallique par extrusion est réalisé à
25 Celsius dans la boite à gants rendue anhydre.

La préparation du film de lithium métallique est réalisée par extrusion d'une barre de lithium métallique et l'extrudât obtenu d'une épaisseur d'environ 250 micromètres est soumis à un laminage pour résulter en un film continu d'une épaisseur d'environ 34 micromètres.

La fabrication de la cathode est réalisée à partir de LiFePO4 et de noir de carbone mélangé avec le liant polyvinylidène fluoré (PVDF) commercialisé sous la marque de commerce Kruha : KF-1700TM, dans le ratio massique 87:3:10 dans le solvant n-méthyl pyrolidone.

Ce mélange est appliqué sur un collecteur d'aluminium par la méthode Doctor BladeTM.
L'électrode ainsi obtenue est séchée sous vide à 120 Celsius pendant 24 heures.
L'électrolyte polymère du type polymère à quatre branches commercialisé sous la marque de commerce ERM-1 ELEXCELTM par la Société DKS lot 8K1201 est aussi préparé par Doctor BladeTM puis réticulé à l'aide d'Electron-beam. La cathode et le séparateur polymère sont d'abord imbibés dans le mélange à base de plastifiant 1,5M
LiBF4 dans EC/GBL (1 :3).

Le lithium métal est utilisé comme anode montée face à la cathode et séparé
par le film de polymère.

On a pris soin de réaliser la réticulation du mélange polymère réticulable -plastifiant -sel de lithium à la même température que celle utilisée pour le laminage de l'extrudât de lithium métallique.

5 Ainsi une pile électrochimique de 4 cm2 de surface, est obtenue.

La batterie est cyclée entre 2,5 et 4,0 Volts, à un régime de C/3. La Figure 3 montre le résultat du cyclage de la pile qui conserve une bonne stabilité de l'interface de lithium avec le polymère après 60 cycles.
EXEMPLE 2: configuration gel : batterie avec lithium métal comparée à une batterie Li-ion - Gel (thermique) A) batterie lithium métal La cathode est préparée de la même façon que dans l'exemple 1. En particulier les températures d'extrusion du lithium métallique, de laminage de l'extrudât correspondant et de réticulation du mélange polymère/plastifiant/sel de lithium sont ajustées à une valeur de 25 Celsius.
L'anode est préparé à partir d'un graphite naturel sphérique mélangé avec le liant polyvinylidène fluoré (PVDF) (Kruha : KF-1700 TM) et la n-méthyl pyrolidone dans un ratio massique 90:10. Ce mélange est appliqué sur un collecteur de cuivre par la méthode du Doctor BladeTM. L'électrode de graphite ainsi obtenue est séchée sous vide à
120 Celsius pendant 24 heures.

L'électrolyte polymère est préparée à partir du mélange ERM-1 ELEXCELTM (4 branches) de DKS lot 8K1201 avec 1,5 Moles de LiBF4 dans EC/GBL (1 :3) de Tomiyama, dans lequel on ajoute 1000 ppm du thermoinitiateur Perkadox 16 TM de la société Akzo Nobel.

La fabrication de l'anode est réalisée à l'aide d'un feuillard de lithium métallique de 40 m d'épaisseur laminé sur un feuillard de cuivre métallique. Les prises de contacts négatives sont réalisées par ultrason (UL TRAWELD, AmTech Modèle 2000BTM).

L'assemblage technologique de la batterie est réalisé par empilement des films anode Celgard(D et cathode, suivant la séquence anode//Celgard//cathode.

Cette configuration est mise dans un sachet métal plastique et scellée.
L'électrolyte polymère est injecté dans la cellule, puis un second scellage suit. La batterie est mise dans l'étuve à 25 Celsius pendant 48 heures pour une réticulation adéquate, ainsi le gel est formé in-situ et la batterie A est obtenue.

B) batterie Li-ion Ce type de batterie ne donne habituellement pas lieu à la formation de dendrites.

Une seconde batterie (B) est montée, de la même façon, également avec un contrôle de température, en remplaçant l'anode de lithium par une anode à base du graphite. L' anode est préparée par mélange du graphite sphérique avec le liant polyvinylidène fluoré
(PVDF) (KruhaTM : KF-1700) et la n-méthyl pyrolidone, dans un ratio massique 90:10.
Ce mélange est appliqué sur un collecteur de cuivre par la méthode du Doctor BladeTM.
L'électrode de graphite ainsi obtenue est séchée sous vide à 120 Celsius pendant 24 heures La validation électrochimique est basée sur le test de Ragone qui consiste à
réaliser une série de cycles à différents régimes de décharge. La Figure 4 représente une comparaison des batteries A et B.

Les résultats obtenus montrent clairement que la capacité rechargeable atteinte est plus élevée pour la configuration avec lithium métal (batterie A) qu'avec la configuration lithium ion. Ceci est associé à une meilleure stabilité de l'interface gel avec le lithium métal.

EXEMPLE 3 - mise en évidence de l'importance d'un contrôle de température laminage à 25 Celsius et réticulation à 80 Celsius Le procédé mise en oeuvre est celui illustré dans la Figure 2. Le laminage de l'extrudât de lithium métallique est effectué à 25 Celsius.

L'électrolyte polymère gel est préparé à partir d'un mélange formé de 10 % du polymère à 4 branches ERM- 1 ELECELTM commercialisé par la société DKS et de 90 % de 1,5T~/I
LiFSI dans le mélange plastifiant EC+GBL (1:3) avec ajout de 2.000 ppm de l'agent de réticulation utilisé dans l'exemple 1.

La cathode est constituée d'un film de LiFePO4 et le séparateur est constitué
d'un film de polyéthylène.

La réticulation du mélange polymère réticulable est réalisée à une température différente de celle imposée pendant l'étape de laminage, soit de 80 Celsius pendant 3 heures.
Les conditions de cyclage sont de 2,5 à 4 Volts, la décharge en C/3 et la charge en C/1.

La courbe de cyclage représentée dans la Figure 5 montre clairement une chute rapide de la capacité en fonction de la cyclabilité. De plus, l'efficacité a augmenté (>
à 100 %), ce qui démontre une activité dendritique.

Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide de mises en oeuvre spécifiques, il est entendu que plusieurs variations et modifications peuvent se greffer aux dites mises en oeuvre, et la présente demande vise à couvrir de telles modifications, usages ou adaptations de la présente invention suivant, en général, les principes de l'invention et incluant toute variation de la présente description qui deviendra connue ou conventionnelle dans le champ d'activité dans lequel se retrouve la présente invention, et qui peut s'appliquer aux éléments essentiels mentionnés ci-haut, en accord avec la portée des revendications suivantes.
Poly (acrylonitrile), also called (PAN), of chemical formula [CH 2 CH (CN)] n with n varying from 150 to 18,800, more preferably still with n ranging from 300 to 4,000. Among these polymers, those having a weight average molecular weight between 10,000 and 1 million, more preferably those with an average molecular weight between 20,000 and 10,200,000;

oxides of SiO 2 -Al 2 O 3; and particles of nano TiO 2 coated or not with an organic material which is preferably compatible, ie stable and / or not generating any reaction secondary parasite.

The criteria that are taken into account in optimizing the choice of electrolyte gel polymer used in the context of the present invention are:
- low vapor pressure;
good compatibility with metallic lithium;
good compatibility with the additives of the ceramic, glass, inorganic and / or organic added preferably before crosslinking;
good ionic conductivity; and - a large electrochemical operating window which is located advantageously from 0 to 5 volts.

The plasticizer / four-branched polymer ratio, expressed by weight, varies from preference in the ratios 95/5 to 5/95. The quantity of the initiator expressed by report to the amount of crosslinkable polymer is from 100 to 5,000 ppm, preferably from 500 to 1,500 ppm of initiator.

It will be noted that the ionic conductivity of the gel polymer electrolyte varies in function of plasticizer / crosslinkable polymer ratio. The safety of the battery is also function of this report.
According to an advantageous embodiment, the amount of crosslinkable polymer represented between 1 and 95%, preferably between 5 and 50%, more preferably again about 10% by weight of the amount of the electrolytic composition at crosslinking.
The lithium salt used to prepare the gel electrolyte gel is advantageously of LiBF4, LiPF6, LiTFSI, LiBETI, LIFSI or is a mixture of at least two of these last. More preferably still, the lithium salt is chosen from group consisting of LiTFSI, LiFSI and mixtures of LiTFSI and LiFSI.
The lithium salt present in the liquid electrolytic solution represents an amount from 0.5 to 2.5, preferably from 1 to 1.7, relative to the amount of plasticizer.
The plasticizing solvent used to prepare the gel polymer electrolyte is, at illustrative title, selected from the group consisting of gamma-buturolactone (y-BL), tetrasulfonoamine (TESA), propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and mixtures of these.

The plasticizing solvent may also consist of a mixture, as for example example a mixture of at least two solvents selected from the group consisting of BL, the TESA, the PC and the EC.

The plasticizing solvent may also be chosen from the ternary mixtures of group consisting of y-BL + EC + PC, y-BL + EC, y -BL + PC, TESA + PC and y-BL + TESA +
PC + EC, for example in a ratio (3: 1: 1).

In a particularly advantageous embodiment, the gel polymer electrolyte is constituted ei weight:
about 10% of the commercial four-branch ERM-1 ELEXCELTM polymer by DKS; and - about 90% of 1.5 Molar LiTFSi in (EC + y-BL) ratio (1: 3).

The electrochemical generator of the invention may advantageously comprise at least Moiras a crosslinking agent added to the crosslinkable polymer / solvent mixture plasticizer / salt lithium. This additive is of organic and / or inorganic nature and is chosen to improve the mechanical characteristics of the generator, such as holding mechanical separator between the electrodes and / or the operating safety of the generator. AT
illustrative of such an additive, mention may be made of titanium oxides, aluminum oxides and mixtures of at least two of these oxides. Such additives are habitually present in the crosslinkable composition to less than 10%, and preferably less than 5 % in weight.

According to a variant of the invention, the crosslinking of the crosslinkable polymer is conduct in presence of a crosslinking agent, preferably selected from the group of peroxy.
More particularly, the crosslinking is carried out in the presence of benzoyl peroxide.
The crosslinking agent is then present in a proportion of 500 to 5,000 ppm / polymer, of preferably at a rate of 1,000 to 3,000 ppm, more preferably still at reason about 2,000 ppm.

According to another advantageous embodiment, the crosslinking of the crosslinkable polymers is performed at a temperature of between 20 and 90 Celsius, preferably between 45 and 80 Celsius, more preferably still at room temperature.

In order to obtain a polymer electrolyte having the desired consistency of gel, the crosslinking crosslinkable polymer is advantageously produced for a period of time which is between 15 minutes and 72 hours, preferably between 1 and hours, more preferably still about 24 hours.

The crosslinking can be carried out using various energy sources.
For example, by irradiation with an electron beam, by ultra purple, by infrared or thermal radiation, or by the use of at least two of these techniques.

Advantageously, an infrared emitter or a source is used thermal. We can also successfully achieve electron beam crosslinking and without use crosslinking agent.

The realization of the crosslinking by infrared generates a heating of the composition electrolytic and in particular makes it possible to obtain a passivation film of stable lithium, especially when cycling the battery.

A second object of the present invention resides in the method allowing of prepare the rechargeable electrochemical generator with high stability defined previously.

This method advantageously comprises a step of forming a film of lithium metal and / or a film of an intermetallic alloy mixture rich in lithium by rolling or extrusion. The film thus obtained plays in the generator the role negative electrode. The extrusion technique alone, with the settings necessary to level of the extrudate dimensions leaving the die, also allows provide a movie of suitable electrode.

This method also advantageously comprises a preliminary step to during which metallic lithium and / or intermetallic alloy mixture rich in lithium, initially in solid form such as blocks, bars, granules ...., is extruded before to be subjected to rolling. It is also advantageously implemented in an anhydrous enclosure and / or in the presence of a rare gas such as argon.
This method therefore comprises a step of deposition by rolling of a lithium film metal and / or a film of an intermetallic alloy mixture rich in lithium, of i._ preferably without support but optionally on an electrode support advantageously based on nickel, with formation, during rolling, of a layers passivation on the lithium film.

The extrusion and rolling techniques that can be used are described in short *
US-A-6,517,590.

It is important that the lamination of the lithium film is carried out at a temperature substantially identical to that used for the preliminary extrusion of the lithium.

The invention as claimed therefore resides more precisely in a process for preparing a rechargeable electrochemical generator as defined previously, to apply anode film and a cathode film to a separating film, characterized in that:
the anode film is obtained by extrusion or rolling of lithium or a intermetallic lithium alloy;
the separating film is a film of polymeric material;
the anode film, the separator film and a cathode film are assembled by bonding;
the separating film is impregnated, before or after contact with the anode film and the cathode film, by an electrolyte composition which comprises a crosslinkable polymer and a lithium salt, optionally at minus an additive and optionally a plasticizing solvent;
the electrolyte composition is subjected to crosslinking at a temperature between 20 and 90 C before or after assembly with the anode film and the cathode film;
the rolling, the extrusion and the crosslinking are carried out substantially at the same temperature;

14a the electrolyte composition is crosslinked in situ, after assembly of constituent parts of the generator and after filling its cavities with said electrolyte composition.

Advantageously, the method according to the invention makes it possible to prepare a generator Rechargeable electrochemical stable lithium metal battery and which features:
at least one metal-lithium electrode covered with a film based on lithium, said lithium film being deposited on the electrode by rolling with formation, during rolling, of a layer of passivation on the lithium film;

at least one cathode; and at least one gel polymer electrolyte.

The stability and the remarkable lifetime of this generator come from does it operates substantially without the formation of lithium dendrites on the surface Total of lithium metal electrode present in the generators.

More particularly, this generator which comprises an electrode based on lithium made a metallic lithium film and / or a mixture of intermetallic alloy rich in lithium, operates substantially without dendrite formation at temperatures of operating between - 20 and 60 Celsius.

The lithium film and / or a mixture of intermetallic alloy rich in lithium is advantageously prepared from the extrudate (mass leaving the the extruder) obtained by lithium extrusion or and / or an alloy mixture intermetallic rich in lithium in solid form.

Preferably, the process according to the invention is carried out in an anhydrous medium and / or er-i presence of a rare gas.

Advantageously, the rolling and extrusion temperatures are maintained substantially constant during the extrusion and rolling steps.

According to an advantageous variant, the extrusion of lithium metal and / or a mixed of lithium-rich intermetallic alloy is carried out at a temperature of between 10 50 and 100 Celsius and the rolling is carried out at a temperature varying from 5 to 80 Celsius.

An important feature of the process according to the invention lies in the make that the rolling step and the crosslinking step are carried out substantially at the even Temperature.

In the case where only the extrusion technique is considered for training of the film lithium type, the extrusion outlet temperatures and the crosslinking so that they are substantially the same. As an illustration, the temperatures measured at the exit of the extrusion of a lithium salt may be between 70 and 80 Celsius.

Preferably, the difference in temperature of completion of the steps of rolling and crosslinking is less than or equal to 2 Celsius. More preferentially again, this gap is less than or equal to 1 Celsius.

Advantageously, the gel polymer electrolyte used is obtained by crosslinking of a crosslinkable mixture comprising at least one crosslinkable polymer, at least one solvent plasticizer and at least one lithium salt. The crosslinking of the polymer crosslinkable is advantageously achieved after assembly of the constituent parts of the generator and after the filling of its cavities by the crosslinkable composition.

The crosslinking is advantageously of the IR or thermal type and is preference, by exerting pressure on the outer walls and / or the internal interfaces generator to improve the welding of the internal interfaces. She varied advantageously from 0.1 PSI to 75 PSI.

According to another particularly advantageous variant, the method of preparation of a Rechargeable electrochemical generator according to the invention comprises at least the three preparation steps, namely:
the preparation of a first lithium film from lithium and / or a mixture of lithium-rich intermetallic alloy in the form of solid by extrusion and then by rolling or only by extrusion;
the preparation of a second film applied to an electrode support to form the cathode; and eventually - a third laminating film or by Doctor BladeTM on a support.

It should be noted that during the implementation of the method, the three films are prepared one after another, in an indifferent order, or simultaneously. It is possible to proceed from continuously or discontinuously.

A third object of the present invention is the use of the generator electrochemical rechargeable battery described above or as prepared according to process also described above, as a source of current in vehicles hybrid electric vehicles, in electric vehicles or in power sources emergency, for example UPS type.

As an example of use, it is possible to mention the implantation in air and use to temperatures below 0 Celsius.

DESCRIPTION OF A PREFERENTIAL EMBODIMENT
THE INVENTION

An example of preparation of the polymer matrix by crosslinking the polymer used as an electrolyte in a battery having a lithium-based anode metallic is after given. The technology associated with this new type of batteries is functional low temperature, especially at temperatures ranging from -20 to 600 Celsius.

The process for preparing the gel polymer electrolyte from the composition electrolytic system comprises at least the two steps, namely:
1. the preparation of the electrolytic composition; and 2. the crosslinking of the electrolytic composition.
Among the parameters influencing the preparation of the polymer electrolyte, can mention:
3. the nature of the crosslinking source;
4. the nature of the additives and their effects on the elimination of dendrites; and 5. the choice of the stage of the manufacturing process of the generators during which crosslinking of the crosslinkable polymer is carried out, for example in situ during of final assembly of the battery.

1 - Preparation of the electrolytic composition In the example given, the electrolytic composition is prepared with the aid of minus one crosslinkable polymer and at least one liquid plasticizer capable of increase the ionic conductivity with assistance of at least one salt or at least one salt mixture chosen preferably from:
LiTFSI or LiFSI;
a mixture of LiTFSI and LiFSI; or a mixture of LiBF4 and LiTFSI.

It turned out that the choice of the liquid electrolyte is very important for training, intimate way, from a chemical and physical gel.

Among the recommended liquid electrolytes, mention may be made of those present lem following characteristics:
= good conductivity at low temperature (BT), that is to say at temperatures below 25 Celsius and above 0 Celsius;
= a high boiling point, that is to say preferentially greater than 200 Celsius;
the ability to form a passivation film on lithium metal, stable s high current density;
= a low vapor pressure, that is to say preferably less than 50 mm of Hg at 120 Celsius; and = an electrochemical window of 0 to 5 volts.

Among the plasticizers advantageously used in this context, mention is made of the GAMMA-BL, PC, EC and mixtures thereof with at least one crosslinkable polymer.

2 - Crosslinking of the electrolyte composition This procedure is particularly important for obtaining a electrolyte gel polymer having a very good mechanical strength, which proved ensure a very good interface between lithium and the polymer gel electrolyte, as well between the gel polymer electrolyte and the cathode. For this purpose, different methods of crosslinking have been used successfully.

One of the most important aspects of the method chosen is the choice of crosslinking temperature which should preferably be substantially less than lithium extrusion temperature.

It has also been unexpectedly found that a generator electrochemical particularly stable is obtained when the ambient temperature of crosslinking is substantially the same as the temperature at which rolling is performed. he appears this precaution makes it possible to avoid damage to the passivation film of the lithium that normally occurs and that results in the formation of dendrites, phenomenon corresponding to the formation of layers of Li20 and Li2Co3.

In the case where the lithium metal is just extruded, the polymerization of the mixed containing the plasticizing solvent and the crosslinkable polymer is carried out at temperature to the output of the extruder.

The following four techniques are advantageously used to achieve the cross-linking, ie exposure:
a) to an electron beam;
(b) ultraviolet radiation;
c) infrared radiation generated preferably by an optical source then converted in situ into a thermal source; and d) a non-optical thermal source.
The last two processes (c, d) have proved to be the most advantageous. These processes of crosslinking can be applied to the crosslinkable polymer in the steps of preparation of the electrolytic composition but it is better to apply them in located in the generator after assembly.
Surprisingly, the crosslinking gives a physical and mechanical power at separator (electrolyte). Lithium is also prevented from forming dendrites during the cycling of the battery, in particular on the fragile surface constituted by the joints of grain on the surface of metallic lithium.
3 - Nature of the source of the crosslinking The operational characteristics of the crosslinking sources mentioned in the part above 2 above are preferentially:
a) For electron beam irradiation When the electrolyte separator is formed from a membrane of crosslinkable polymer, the crosslinking dose range is preferentially dc: 2 Mrad at 20 Mrad, preferably about 5 Mrad. The liquid electrolyte is 1 introduced into the polymer membrane and the ionic conductivity is ensured By the liquid polymer-plasticizer mixture. In this case, it is not required to use a separator like PP or PE or their mixture. Indeed, the membranes polymer acts as a separator and electrolyte at the same time.

b) UV crosslinking The implementation of this method is similar to that described in point 3 a) previous, with the difference that we add in addition 10,000 to 50,000 ppm a photo initiator (1% -5% w / polymer) in the polymer to ensure crosslinking, after introduction of the latter into the polymer mixture crosslinkable - plasticizer. The UV irradiation source is in direct contact with the polymer.

c) IR cross-linking This technique can be applied directly or indirectly to the polymer cross-linkable, which is not the case in the techniques mentioned in the parts 3 a) and 3 b). The gel polymer electrolyte is obtained after an intimate mixing of the polymer with the liquid electrolyte and with the initiator. This mixture is then injected into the porous part of the PP or PE separator. Crosslinking is provided by an Infra Red lamp operating at a temperature between 25 and 80 Celsius, preferably for 24 hours or at 80 Celsius for one hour, more preferably still at 25 Celsius for 24 hours. In the In the case of indirect crosslinking, the injection of the mixture (polymer, electrolyte liquid, initiator) is done during the manufacture of the battery. In this case, the electrolyte also occupies the porous space (porosity) of the cathode and the joint of lithium grain. This type of crosslinking is ensured by maintaining the drums under pressure to obtain a very good interface between the lithiutn, the électrolyte---- and the electrolyte / cathode.

d) Thermal cross-linking This crosslinking process is equivalent to that of Part 3 (c) at difference that the heat source is not optical.

4. Nature of the additives and their effect on the elimination of dendrites The combined use of a cross-linking source and additives of the type Ti02, A1203 or SiO2 improves mechanical properties and ionic conductivity of the electrolyte / lithium interface.

IR or thermal crosslinking in the presence of TiO 2, Al 2 O 3 or SiO 2 is used in the process of manufacturing the electrolyte at low temperature. The realized experiences have surprisingly demonstrated the important role of these additives, likely to increase the mechanical strength of the gel electrolyte, by welding the interfaces lithium gel electrolyte and cathode / gel electrolyte. The added benefit found live in the fact that this ensures good battery safety, especially when a boost.

Moreover other parameters favorably influencing the conductivity of electrolyte and the interfacial resistance of the lithium battery have been put in evidence. So, among the parameters that allow to obtain at the same time a very good conductivity of the gel electrolyte and a low interfacial resistance, it can be pointed out that nature of salt advantageously of LiFSi or LiTFSi type and its concentration in the electrolyte polymer, as well as the nature of the plasticizer preferably present in 0.5 to 2.5 Moles in the plasticizer / crosslinkable polymer mixture.

It should also be noted that the ionic conductivity of the gel depends on the nature of salt and of its concentration, the choice of the liquid electrolyte and the ratio polymer / electrolyte liquid.

The concentration of the salt is thus advantageously chosen preferably between 1 and 2 moles and the salt is preferably dissolved in a solvent of the group y-BL, y-BL + EC
and y-BL + PC. The crosslinkable polymer / plasticizer percentage is when it is advantageously 10/90% by weight.

Low initial interfacial resistance is obtained with y-BL and a strong resistance interfacial is obtained with y-BL + PC, in addition the following relation is checked for interfacial resistances y-BL <y-BL + EC <y-BL + PC.

The interfacial resistance of this new type of electrochemical generators rechargeable batteries remains low during long term storage of the battery at lithium, at the ambient temperature. This interface resistance is obtained with the sequence following decreasing y -BL <y -BL + PC <y-BL + EC, (y -BL) representing the weaker value and (y-BL + EC) representing the highest value.

Crosslinking process and manufacture of the battery.

Figures 1 and 2 show the detail of the method of manufacturing a battery lithium by in situ polymerization of the polymer electrolyte by infrared lamp (optics) or thermal.
As shown in Figure 2, three films are prepared simultaneously by rolling. The metallic lithium film is prepared from a lithium extrudate solid that is laminated, optionally on an electrode support film. The separator film is prepared from an extrudate of polypropylene granules. The film of the cathode is laminated, optionally on a support. At the exit of the rollers (1), (2) and (3) rolling, the three films are assembled under the effect of a pressure exerted by the rollers (4) between the different films. We adjust the distance between rolls for him remain micro-spaces between the different. These micro-spaces are filled over there crosslinkable electrolytic composition. The multilayer film is cut in the length desired using a knife not shown in Figure 2 but positioned at proximitc of the roll (5). The multilayer film sections thus obtained are impregnated successively in the baths (6) and (6 ') filled with the polymer mixture crosslinkable / plasticizing solvent / lithium salt. Soaked sections as well prepared his -t welded at one end for example using ulta-sounds. The generators so assembled are subjected to an infrared source in the heating zone (8).
Irradiation causes the formation of the polymer gel electrolyte to inside cavities of the generator but also inside the porosities present in the electrodes and in the separator film. The temperature measured in the exposure area of the generator infrared light by the temperature sensor (12) is adjusted with the measured one by the temperature sensor (11) indicating the rolling temperature of the film of lithium. The adjustment is made using the temperature control (13).
Laréticulation is stopped when the polymer gel electrolyte has reached the consistency of a freeze which corresponds to a value of the degree of crosslinking of the crosslinkable polymer in the crosslinkable polymer mixture / plasticizing solvent / lithium salt between 5 and 40%.
Unlike a traditional solvent, the plasticizing solvent does not evaporate substantially not during the crosslinking step and the solvent plasticizer remains trapped in the gel electrolyte polymer structure to contribute to its conductivity and its plasticity.

The following examples are given for illustrative purposes only, and would not know be interpreted as constituting any limitation of the object claims.

EXAMPLE 1 - Battery with lithium metal and gel -Gel (E-BEAM) The complete process of film preparation and generator assembly corresponding below used is carried out continuously in a glove box ave c temperature and under argon, according to the diagram shown in the Figure 2 _ The manufacture of extruded lithium metal extrudate is carried out at 25 Celsius in the glove box made anhydrous.

The preparation of the lithium metal film is carried out by extrusion of a bar of metallic lithium and the extrudate obtained from a thickness of about 250 micrometers is subjected to rolling to result in a continuous film of a thickness about 34 micrometers.

The manufacture of the cathode is made from LiFePO4 and black of carbon mixed with the fluorinated polyvinylidene binder (PVDF) marketed under the Mark of Kruha trade: KF-1700TM, in the mass ratio 87: 3: 10 in the solvent n-methyl pyrolidone.

This mixture is applied to an aluminum collector by the Doctor method BladeTM.
The electrode thus obtained is dried under vacuum at 120 Celsius for 24 hours.
hours.
The polymer electrolyte of the four-branched polymer type marketed under the trademark ERM-1 ELEXCELTM by the company DKS lot 8K1201 is also prepared by Doctor BladeTM then crosslinked using Electron-beam. The cathode and the polymer separator are first soaked in the plasticizer-based mixture 1.5M
LiBF4 in EC / GBL (1: 3).

Lithium metal is used as anode mounted facing the cathode and separated by the movie of polymer.

Care was taken to carry out the crosslinking of the crosslinkable polymer mixture -plasticizer -lithium salt at the same temperature as that used for the rolling of the extrudate of metallic lithium.

Thus an electrochemical cell with a surface area of 4 cm 2 is obtained.

The battery is cycled between 2.5 and 4.0 volts, at a rate of C / 3. Figure 3 show it battery cycling result which maintains a good stability of the interface of lithium with the polymer after 60 cycles.
EXAMPLE 2 Gel Configuration: Battery with Lithium Metal Compared to a Li-ion battery - Gel (thermal) A) lithium metal battery The cathode is prepared in the same way as in Example 1. In particular the extrusion temperatures of lithium metal, extrudate rolling corresponding and crosslinking the polymer / plasticizer / lithium salt mixture are adjusted to a worth 25 Celsius.
The anode is prepared from a spherical natural graphite mixed with the binder fluorinated polyvinylidene (PVDF) (Kruha: KF-1700 TM) and n-methyl pyrolidone in one 90:10 mass ratio. This mixture is applied to a copper collector the Doctor BladeTM method. The graphite electrode thus obtained is dried vacuum to 120 Celsius for 24 hours.

The polymer electrolyte is prepared from ERM-1 ELEXCELTM (4 branches) of DKS lot 8K1201 with 1.5 Moles of LiBF4 in EC / GBL (1: 3) of Tomiyama, in which is added 1000 ppm of the thermonitiator Perkadox 16 TM of the Akzo Nobel company.

The manufacture of the anode is carried out using a lithium strip 40 metal m thick rolled on a metal copper strip. The catches contacts negative are performed by ultrasound (UL TRAWELD, AmTech Model 2000BTM).

The technological assembly of the battery is made by stacking the films anode Celgard (D and cathode, following the anode // Celgard // cathode sequence.

This configuration is put in a plastic metal bag and sealed.
The electrolyte polymer is injected into the cell, then a second seal follows. The battery is put in the oven at 25 Celsius for 48 hours for adequate crosslinking, thus the gel is formed in situ and the battery A is obtained.

B) Li-ion battery This type of battery does not usually give rise to the formation of dendrites.

A second battery (B) is mounted, in the same way, also with a control of temperature, replacing the lithium anode with an anode based on the graphite. The anode is prepared by mixing the spherical graphite with the polyvinylidene binder fluorinated (PVDF) (KruhaTM: KF-1700) and n-methyl pyrolidone, in a mass ratio 90:10.
This mixture is applied on a copper collector by the method of Doctor BladeTM.
The graphite electrode thus obtained is dried under vacuum at 120 Celsius during 24 hours Electrochemical validation is based on the Ragone test which consists of achieve a series of cycles at different discharge regimes. Figure 4 shows a comparison batteries A and B.

The results obtained clearly show that the rechargeable capacity impairment is no longer high for the configuration with lithium metal (battery A) that with the configuration lithium ion. This is associated with a better stability of the gel interface with lithium metal.

EXAMPLE 3 - highlighting the importance of a temperature control rolling at 25 Celsius and crosslinking at 80 Celsius The process implemented is that illustrated in FIG.
the extrudate Lithium metal is made at 25 Celsius.

The gel polymer electrolyte is prepared from a mixture of 10% of the polymer with 4 branches ERM-1 ELECELTM marketed by DKS and 90% of 1.5T ~ / I
LiFSI in EC + GBL plasticizer mixture (1: 3) with addition of 2,000 ppm of the agent crosslinking used in Example 1.

The cathode consists of a film of LiFePO4 and the separator is constituted of a film of polyethylene.

Crosslinking of the crosslinkable polymer mixture is carried out at a temperature different imposed during the rolling stage, ie 80 Celsius during 3 hours.
The cycling conditions are 2.5 to 4 volts, the discharge in C / 3 and the load in C / 1.

The cycling curve shown in Figure 5 clearly shows a fall fast of the capacity according to the cyclability. In addition, efficiency has increased (>
at 100%), this which demonstrates dendritic activity.

Although the present invention has been described using implementations specific, he It is understood that many variations and modifications can be added to say put the purpose of this application is to cover such changes, uses or adaptations of the present invention, in general, the principles of the invention and including any variation of this description that will become known or Convention in the field of activity in which this invention, and which can be applied to the essential elements mentioned above, in agreement with the scope of the following claims.

Claims (31)

REVENDICATIONS 1. Générateur électrochimique rechargeable au lithium métallique comportant au moins une électrode constituée d'un film de lithium métallique ou d'un alliage intermétallique riche en lithium et au moins une cathode séparée par un séparateur, chacun sous forme d'un film, ledit séparateur étant imprégné par un électrolyte polymère gel, ledit générateur étant caractérisé en ce que la face de l'électrode en regard de l'électrolyte porte un film de passivation et en ce que l'électrolyte polymère gel occupe l'espace entre les électrodes et le séparateur, ainsi que les porosités des matériaux formant les électrodes et le séparateur. 1. Rechargeable Lithium Metal Electrochemical Generator Featuring at least one electrode made of a metallic lithium film or a alloy intermetallic rich in lithium and at least one cathode separated by a separator, each in the form of a film, said separator being impregnated with a electrolyte polymer, said generator being characterized in that the face of the electrode in look at the electrolyte carries a passivation film and in that electrolyte polymer gel occupies the space between the electrodes and the separator, as well as the porosities of the materials forming the electrodes and the separator. 2. Générateur selon la revetidication 1, caractérisé en ce que la cathode est constituée par un matériau choisi parmi LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, Li4Ti4O12 et leurs mélanges. 2. Generator according to the coating 1, characterized in that the cathode is consisting of a material selected from LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, Li4Ti4O12 and their mixtures. 3. Générateur selon la revenclication 1 ou 2, caractérisé en ce clue l'alliage interniétallique de l'électrode est un alliage Li-Al, Li-acier, Li-Sn ou Li-Pb. 3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that the alloy The internietallic electrode is a Li-Al, Li-steel, Li-Sn or Li-Li alloy.
Pb.
4. Générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le séparateur est constitué par un polyéthylène, un polypropylène, un polyéther ou un mélange polyéthylène/polypropylène. 4. Generator according to any one of claims 1 to 3, characterized in what the separator is constituted by a polyethylene, a polypropylene, a polyether or a polyethylene / polypropylene blend. 5. Générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il cornprend aussi au moins un additif de nature organique et/ou inorganique. Generator according to one of Claims 1 to 4, characterized in it also includes at least one additive of organic nature and / or inorganic. 6. Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'additif est une céramique ou un verre. 6. Generator according to claim 5, characterized in that the additive is a ceramic or a glass. 7. Générateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'additif est choisi parmi les oxydes de titane, les oxycies d'aluminium et leurs mélanges, et en ce que la teneur de l'additif est inférieure à 10 % en poids. 7. Generator according to claim 5, characterized in that the additive is selected among titanium oxides, aluminum oxycides and mixtures thereof, and what the content of the additive is less than 10% by weight. 8. Générateur selon l'une quelconque revendication 1 à 7, caractérisé en ce que l'électrolyte polymère gel contient un sel de lithium choisi parmi LiBF4, LiPFE, LiTFSI, LiBETI, LiFSI et leurs mélanges. 8. Generator according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that the gel polymer electrolyte contains a lithium salt selected from LiBF4, LiPFE, LiTFSI, LiBETI, LiFSI and mixtures thereof. 9. Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que - la cathode est constituée par un matériau choisi parmi LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, Li4Ti5O12, et leurs mélanges;

l'anode est constituée par du lithium métallique ou par un alliage intermétallique choisi parmi les alliages alliage Li-Al, Li-acier, Li-Sn ou Li-Pb;
- l'électrolyte gel polymère contient un sel de lithium et un additif choisi parmi les oxydes de titane, les oxydes d'aluminium et leurs mélanges, et en ce que la teneur de l'additif est inférieure à 10% en poids.
9. Generator according to claim 1, characterized in that the cathode is constituted by a material chosen from LiFePO4, LiCoO2, LiNiO2, Li4Ti5O12, and mixtures thereof;

the anode is made of metallic lithium or an alloy intermetallic selected from Li-Al, Li-steel, Li-Sn or Li alloy alloys Pb;
the polymer gel electrolyte contains a lithium salt and a chosen additive among titanium oxides, aluminum oxides and mixtures thereof, and in that the content of the additive is less than 10% by weight.
10. Procédé de préparation d'un générateur électrochimique rechargeable selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, consistant à appliquer un film d'anode et un film de cathode sur un film séparateur, caractérisé en ce que :
- le film d'anode est obtenu par extrusion ou laminage de lithium ou d'un alliage intermétallique de lithium;
- le film séparateur est un film de matériau polymère;
- le film d'anode, le film séparateur et un film de cathode sont assemblés par colaminage;
- le film séparateur est imprégné, avant ou après mise en contact avec le film d'anode et le film de cathode, par une composition d'électrolyte qui comprend un polymère réticulable et un sel de lithium, éventuellement au moins un additif et éventuellement un solvant plastifiant;
la composition d'électrolyte est soumise à une reticulation à une température comprise entre 20 et 90°C avant ou après l'assemblage avec le film d'anode et le film de cathode;

le laminage, l'extrusion et la réticulation sont réalisés sensiblement à la même température;
la composition d'électrolyte est réticulée in situ, après assemblage des parties constitutives du générateur et après remplissage de ses cavités par ladite composition d'électrolyte.
10. Process for preparing a rechargeable electrochemical generator according to any one of claims 1 to 9, applying a film anode and a cathode film on a separator film, characterized in that:
the anode film is obtained by extrusion or rolling of lithium or a intermetallic lithium alloy;
the separating film is a film of polymeric material;
the anode film, the separator film and a cathode film are assembled by colaminating;
the separating film is impregnated before or after contacting the film anode and the cathode film, by an electrolyte composition which comprises a crosslinkable polymer and a lithium salt, optionally at minus an additive and optionally a plasticizing solvent;
the electrolyte composition is cross-linked at a temperature between 20 and 90 ° C before or after assembly with the film anode and the cathode film;

the rolling, the extrusion and the crosslinking are carried out substantially at the same temperature;
the electrolyte composition is crosslinked in situ, after assembly of constituent parts of the generator and after filling its cavities with said electrolyte composition.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le polymère réticulable est un polymère à quatre branches. 11. Process according to claim 10, characterized in that the polymer crosslinkable is a four-branched polymer. 12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que la teneur en polymère réticulable dans la composition d'électrolyte est de 1 à 95 % en poids du mélange réticulable. Method according to claim 10 or 11, characterized in that the content in crosslinkable polymer in the electrolyte composition is from 1 to 95% by weight weight of crosslinkable mixture. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le sel de lithium de la composition d'électrolyte est choisi parmi LiBF4 , LiPF6, LiTFSI, LiBETI, LiFSI et leurs mélanges. Method according to one of claims 10 to 12, characterized that the lithium salt of the electrolyte composition is selected from LiBF4, LiPF6, LiTFSI, LiBETI, LiFSI and mixtures thereof. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la teneur en sel de lithium représente de 0,5 à 2,5 molaire par rapport à la quantité du solvant plastifiant présent dans le mélange réticulable, 14. Process according to claim 13, characterized in that the salt content of lithium represents 0.5 to 2.5 molar relative to the amount of the solvent plasticizer present in the crosslinkable mixture, 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le solvant plastifiant est choisi parmi la gamma-buturolactone, la tretrasulfonoamine, le carbonate de propylène, le carbonate d'éthylène et leurs mélanges. 15. Process according to any one of claims 10 to 14, characterized the plasticizing solvent is selected from gamma-buturolactone, tretrasulfonoamine, propylene carbonate, ethylene carbonate and their mixtures. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la réticulation est effectuée en présence d'un peroxycarbonate en tant qu'agent de réticulation. 16. Process according to any one of claims 10 to 15, characterized that the crosslinking is carried out in the presence of a peroxycarbonate as as crosslinking agent. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la réticulation est effectuée en présence de peroxyde de benzoyle. 17. Process according to any one of claims 10 to 15, characterized that the crosslinking is carried out in the presence of benzoyl peroxide. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la réticulation est effectuée pendant une durée comprise entre 15 minutes et 72 heures. 18. Process according to any one of claims 10 to 15, characterized that the crosslinking is carried out for a duration of between 15 minutes and 72 hours. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la réticulation est effectuée à l'aide d'une irradiation par faisceau d'électrons, d'un rayonnement ultra violet, d'un rayonnement infra rouge ou thermique, ou d'une combinaison d'au moins deux de ces techniques. 19. Process according to any one of claims 10 to 15, characterized that the crosslinking is carried out using a beam irradiation electron ultraviolet radiation, infrared or thermal radiation, or a combination of at least two of these techniques. 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la réticulation est effectuée à l'aide d'un faisceau d'électrons, sans addition d'agent de réticulation. 20. Process according to any one of claims 10 to 15, characterized that the crosslinking is carried out using an electron beam, without addition crosslinking agent. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 20, caractérisé en ce que le film d'anode est préparé en milieu anhydre et/ou en présence d'un gaz rare. 21. Process according to any one of claims 10 to 20, characterized in that the anode film is prepared in an anhydrous medium and / or in the presence of a gas rare. 22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que les températures de laminage et d'extrusion sont maintenues sensiblement constantes pendant les étapes d'extrusion et de laminage. 22. Process according to claim 21, characterized in that the temperatures rolling and extrusion are kept substantially constant during the extrusion and rolling steps. 23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 22, caractérisé en ce que le film d'anode est obtenu par extrusion de lithium métallique et/ou d'un d'alliage intermétallique riche en lithium à une température comprise entre 50 et 100°C et le laminage est effectué à une température de 5 à 80°C. 23. Process according to any one of claims 10 to 22, characterized that the anode film is obtained by extrusion of lithium metal and / or a of lithium-rich intermetallic alloy at a temperature of between 50 and and 100 ° C and the rolling is carried out at a temperature of 5 to 80 ° C. 24. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 23, caractérisé en ce que l'écart entre la température à la sortie de l'extrusion et la température de réticulation est inférieur ou égal à 2°C. 24. Process according to any one of claims 10 to 23, characterized in what the difference between the temperature at the exit of the extrusion and the temperature of crosslinking is less than or equal to 2 ° C. 25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que la reticulation est effectuée par irradiation infrarouge ou par voie thermique, et en exerçant une pression sur les parois externes et/ou sur les interfaces internes du générateur en vue d'améliorer la soudure des interfaces internes. 25. Process according to any one of claims 10 to 15, characterized that the crosslinking is carried out by infrared irradiation or by thermal, and exerting pressure on the outer walls and / or on the interfaces internal generator to improve the welding of the internal interfaces. 26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que la pression exercée varie de 0,1 PSI à 75 PSI. 26. Process according to claim 25, characterized in that the pressure exercised ranges from 0.1 PSI to 75 PSI. 27. Procédé selon la revendications 10, caractérisé en ce que - un film de lithium est préparé à partir de lithium et/ou d'un d'alliage intermétallique riche en lithium sous forme solide par une extrusion suivie d'un laminage ou par extrusion seulement;
un deuxième film est préparé et appliqué sur un support d'électrode pour former une cathode; et éventuellement - un film séparateur est préparé par laminage ou par Doctor Blade optionnellement sur un support.
27. Process according to claim 10, characterized in that a lithium film is prepared from lithium and / or an alloy intermetallic rich lithium in solid form by extrusion followed rolling or extrusion only;
a second film is prepared and applied on an electrode support for to form a cathode; and eventually a separating film is prepared by rolling or by Doctor Blade optionally on a support.
28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé en ce que les trois films mentionnés sont préparés l'un après l'autre, dans un ordre indifférent, ou simultanément. 28. Process according to claim 27, characterized in that the three films mentioned are prepared one after the other, in any order, or simultaneously. 29. Procédé selon la revendication 10, réalisé en continu. 29. The method of claim 10, carried out continuously. 30. Utilisation d'un générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à

ou tel qu'obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à

comme source de courant dans les véhicules hybrides électriques, dans les véhicules électriques ou dans des Uninterruptable Power Supply (UPS).
30. Use of a generator according to any one of claims 1 to or as obtained by a process according to any one of claims 10 to as a power source in hybrid electric vehicles, in electric vehicles or in Uninterruptable Power Supply (UPS).
31. Utilisation d'un générateur selon l'une quelconque des revendications 1 à

ou tel qu'obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à

en plein air à des températures inférieures à 0°C.
31. Use of a generator according to any one of claims 1 to or as obtained by a process according to any one of claims 10 to outdoors at temperatures below 0 ° C.
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