FR3032560A1 - ELECTROLYTE FOR LITHIUM ION BATTERY COMPRISING A PARTICULAR IONIC LIQUID - Google Patents

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Abstract

L'invention a pour objet un électrolyte comprenant : - de l'hexafluorophosphate de lithium, - un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle, et - du 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluoro-méthanesulfonyl)imide.The subject of the invention is an electrolyte comprising: - lithium hexafluorophosphate, - a mixture of solvents comprising ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate, and - 1-butyl 1-methylpyrrolidinium bis (trifluoro-methanesulfonyl) imide.

Description

1 Electrolyte pour batterie lithium-ion comprenant un liquide ionique particulier L'invention concerne le domaine général des batteries rechargeables lithium-ion (Li-ion). L'invention concerne plus précisément les électrolytes pour batteries Li-ion comprenant une électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, une électrode négative à base de graphite et un séparateur. L'invention concerne également un procédé de préparation de batteries lithium-ion. Enfin, l'invention concerne un procédé de cyclage de batteries lithium-ion à des capacités modérées permettant d'améliorer la durée de vie d'une cellule de batterie Li-ion et la stabilité de la tension moyenne de ladite cellule. Classiquement, les batteries Li-ion comprennent une ou plusieurs électrodes positives, une ou plusieurs électrodes négatives, un électrolyte et un séparateur composé d'un polymère poreux ou de tout autre matériau approprié afin d'éviter tout contact direct entre les électrodes. Les batteries Li-ion sont de plus en plus utilisées comme source d'énergie autonome, en particulier dans les applications liées à la mobilité électrique. Cette tendance s'explique notamment par des densités d'énergie massique et volumique nettement supérieures à celles des accumulateurs classiques nickel cadmium (Ni-Cd) et nickel-hydrure métallique (Ni-MH), une absence d'effet mémoire, une auto-décharge faible par rapport à d'autres accumulateurs et également par une baisse des coûts au kilowatt-heure liée à cette technologie.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the general field of rechargeable lithium-ion (Li-ion) batteries. The invention more specifically relates to electrolytes for Li-ion batteries comprising a positive electrode based on platy laminated oxide, a negative electrode based graphite and a separator. The invention also relates to a method for preparing lithium-ion batteries. Finally, the invention relates to a method for cycling lithium-ion batteries with moderate capacities for improving the life of a Li-ion battery cell and the stability of the average voltage of said cell. Conventionally, the Li-ion batteries comprise one or more positive electrodes, one or more negative electrodes, an electrolyte and a separator composed of a porous polymer or any other suitable material in order to avoid any direct contact between the electrodes. Li-ion batteries are increasingly being used as an autonomous power source, particularly in applications related to electric mobility. This trend can be explained in particular by densities of mass and volume energy which are much higher than those of conventional nickel cadmium (Ni-Cd) and nickel-metal hydride (Ni-MH) accumulators, an absence of memory effect, an automatic low discharge compared to other accumulators and also by a drop in costs per kilowatt-hour related to this technology.

Les électrolytes utilisés généralement dans les batteries Li-ion comprennent un ou plusieurs sel(s) de lithium et un ou plusieurs solvant(s). Le sel de lithium le plus commun est un sel inorganique, à savoir l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6). D' autres sels 3032560 2 inorganiques sont appropriés et peuvent être choisis parmi LiC1O4, LiAsF6, LiBF4 ou LiI. Des sels organiques sont également appropriés et peuvent être choisis parmi le bis[(trifluorométhyl)sulfonyl]imide de lithium (LiN(CF3S02)2), le trifluorométhane sulfonate de lithium 5 (LiCF3SO3), le bis(oxalato)borate de lithium (LiBOB), le fluoro(oxolato)borate de lithium (LiFOB), le difluoro(oxolato)borate de lithium (LiDFOB), le bis(perfluoroéthylsulfonyl)imide de lithium (LiN(CF3CF2S02)2), LiCH3S03, LiRF S 0 SRF, LiN(RF S02)2, Li C(RF S 02)3, RF étant un groupement choisi parmi un atome de fluor 10 et un groupement perfluoroalkyle comportant entre un et huit atomes de carbone. Le ou les sel(s) de lithium sont, de préférence, dissous dans un ou plusieurs solvants choisis parmi les solvants polaires aprotiques, par exemple, le carbonate d'éthylène (noté « EC »), le carbonate de 15 propylène (noté « PC »), le carbonate de diméthyle (noté « DMC »), le carbonate de diéthyle (noté « DEC ») et le carbonate d'éthyle et de méthyle (noté « EMC »). Parmi cette liste de solvants, le carbonate d'éthylène est le solvant indispensable à la formation d'une couche solide et stable 20 appelée « Solid Electrolyte Interphase » (SEI) à la surface de l'électrode négative. Cette SEI est un élément essentiel au bon fonctionnement de l'accumulateur Li-ion, bien que responsable de l'importante capacité irréversible observée lors du premier cycle, car non seulement elle conduit très bien les ions lithium mais elle présente 25 aussi l'avantage de stopper la décomposition catalytique du solvant. Par ailleurs, le développement de matériaux pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, généralement représentés par la formule xLiMO2(1-x)Li2MnO3, x étant compris entre 0 et 1, est apparu intéressant grâce à leurs capacités de décharge spécifiques 30 élevées, typiquement jusqu'à 250 mAh/g, pendant un très grand nombre de cycles de charge et de décharge à des tensions élevées (supérieures à 4,2 V). Le processus dit d' « activation », nécessaire au bon fonctionnement d'une batterie, du matériau pour électrode positive à 3032560 3 base d'oxyde lamellaire surlithié se déroule généralement pendant les cycles initiaux d'un procédé de cyclage d'une batterie Li-ion à des tensions supérieures à 4,5 V. Cette « activation » est notamment accompagnée d'un dégagement d'oxygène dans la structure des 5 matériaux pour électrode positive et de transformation de phase de ces matériaux. Néanmoins, l'application de cette tension élevée représente un problème majeur pour les batteries Li-ion. En effet, les électrolytes généralement utilisés, à savoir du 10 LiPF6 dissous dans un ou plusieurs solvants carbonates, comme décrit ci-dessus, ne sont pas thermodynamiquement stables à ces tensions, ce qui conduit à une dégradation rapide de la cellule de batterie Li-ion. Ainsi, un électrolyte alternatif doit être proposé pour répondre à cette problématique.The electrolytes generally used in Li-ion batteries include one or more lithium salt (s) and one or more solvent (s). The most common lithium salt is an inorganic salt, namely lithium hexafluorophosphate (LiPF6). Other inorganic salts are suitable and may be selected from LiC1O4, LiAsF6, LiBF4 or LiI. Organic salts are also suitable and may be selected from lithium bis [(trifluoromethyl) sulfonyl] imide (LiN (CF3SO2) 2), lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF3SO3), lithium bis (oxalato) borate (LiBOB ), lithium fluoro (oxolato) borate (LiFOB), lithium difluoro (oxolato) borate (LiDFOB), lithium bis (perfluoroethylsulfonyl) imide (LiN (CF 3 CF 2 SO 2) 2), LiCH 3 SO 3, LiRF S 0 SRF, LiN (RF SO2) 2, Li C (RF S 02) 3, RF being a group selected from a fluorine atom and a perfluoroalkyl group having from one to eight carbon atoms. The lithium salt (s) are preferably dissolved in one or more solvents chosen from aprotic polar solvents, for example ethylene carbonate (denoted "EC"), propylene carbonate (noted " PC "), dimethyl carbonate (denoted" DMC "), diethyl carbonate (denoted" DEC ") and methyl and ethyl carbonate (denoted" EMC "). Among this list of solvents, ethylene carbonate is the essential solvent for the formation of a solid and stable layer called "Solid Electrolyte Interphase" (SEI) on the surface of the negative electrode. This SEI is an essential element for the proper functioning of the Li-ion accumulator, although it is responsible for the large irreversible capacity observed during the first cycle, because it not only conducts lithium ions very well but it also has the advantage. to stop the catalytic decomposition of the solvent. On the other hand, the development of platelet-oxide-based positive electrode materials, generally represented by the formula xLiMO2 (1-x) Li2MnO3, x being between 0 and 1, has proved interesting because of their specific discharge capacities. high, typically up to 250 mAh / g, during a very large number of charging and discharging cycles at high voltages (greater than 4.2 V). The so-called "activation" process, necessary for the proper functioning of a battery, of the platy-laminated oxide-based positive electrode material generally takes place during the initial cycles of a Li battery cycling process. This "activation" is notably accompanied by a release of oxygen in the structure of the positive electrode materials and the phase transformation of these materials. Nevertheless, the application of this high voltage represents a major problem for Li-ion batteries. Indeed, the generally used electrolytes, i.e. LiPF6 dissolved in one or more carbonate solvents, as described above, are not thermodynamically stable at these voltages, which leads to rapid degradation of the Li-cell battery. ion. Thus, an alternative electrolyte must be proposed to answer this problem.

15 En outre, des problèmes liés à la sécurité des batteries Li-ion ont été soulevés dus au stockage d'une quantité d'énergie toujours plus importante dans de plus petits volumes. Cette problématique est aggravée par la mise en place à grande échelle de batteries Li-ion. Un court-circuit peut facilement conduire à 20 une combustion spontanée et une explosion de la batterie. Par ailleurs, la décomposition de la SEI à l'électrode négative à une température élevée, de l'ordre de 100°C, est suivie d'une interaction exothermique avec des électrolytes généralement utilisés. Ainsi, il serait avantageux de fournir un électrolyte particulier 25 permettant une amélioration de la stabilité thermique des différents composants d'une batterie Li-ion. Cette stabilité thermique est en effet essentielle pour le bon fonctionnement desdites batteries. Récemment, les liquides ioniques ont été envisagés en tant que composant pour électrolyte. En effet, leurs bonnes propriétés 30 électrochimiques ou encore leurs faibles volatilités comparées aux solvants carbonates peuvent en faire un excellent candidat afin d'améliorer la stabilité thermique. Ainsi, un électrolyte comprenant du N-butyl-N- méthylpyrrolidinium bis(fluorosulfonyl)imide (Pyr14 FSI) en tant que 3032560 4 solvant et du bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de lithium (LiTFSI) en tant que sel lithié, a été développé pour des batteries Li-ion, comme l'indique la publication intitulée « Improved electrochemical performance of LiMO2 (M=Mn, Ni, Co)-Li2MnO3 cathode materials in 5 ionic liquid-based electrolyte » dans Journal of Power Sources, 239 (2013) 490-495. Une autre composition d'électrolyte a été élaborée comme le document « Lithium bis(fluorosulfonyl)imide-Pyr14 TFSI ionic liquid electrolyte compatible with graphite » dans Journal of Power Sources, 10 196 (2011) 7700-7706, le décrit. Elle comprend du 1-buty1-1- méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide (Pyr14 TFSI) en tant que solvant et du bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de lithium (LiTFSI) en tant que sel lithié. Le document « The effects of N-méthyl-N-butylpyrrolidinium 15 bis(trifluorométhylsulfonyl)imide-based electrolyte on the electrochemical performance of high capacity method material Li[Lio 2Mn054Nio 13C0013]02 » dans Electrochimica Acta, 59 (2012) 14-22, divulgue un électrolyte comprenant du LiPF6 dissous dans un mélange de solvants carbonates comprenant du carbonate d'éthylène et 20 du carbonate de diméthyle selon des proportions volumiques de 1/1, en présence de N-méthyl-N-butylpyrrolidinium bis(trifluorométhylsulfonyl)imide. Plus précisément, ce document décrit un électrolyte comprenant au moins 40% en volume de Nméthyl-N-butylpyrrolidinium bis(trifluorométhylsulfonyl)imide par 25 rapport au volume total de l'électrolyte. La demande US 2014/0134501 décrit quant à elle un électrolyte comprenant un ou plusieurs sels ioniques, au moins un agent formateur de SEI, au moins un composé fluoré et un ou plusieurs solvant(s) non aqueux.In addition, problems related to the safety of Li-ion batteries have been raised due to the storage of an ever greater amount of energy in smaller volumes. This problem is aggravated by the large scale implementation of Li-ion batteries. A short circuit can easily lead to spontaneous combustion and explosion of the battery. Moreover, the decomposition of the SEI at the negative electrode at an elevated temperature, of the order of 100 ° C., is followed by an exothermic interaction with electrolytes generally used. Thus, it would be advantageous to provide a particular electrolyte for improving the thermal stability of the various components of a Li-ion battery. This thermal stability is indeed essential for the proper functioning of said batteries. Recently, ionic liquids have been considered as an electrolyte component. Indeed, their good electrochemical properties or their low volatilities compared to carbonate solvents can make it an excellent candidate to improve thermal stability. Thus, an electrolyte comprising N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide (Pyr14 FSI) as the solvent and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) as the lithiated salt was developed for Li-ion batteries, as indicated in the publication entitled "Improved electrochemical performance of LiMO2 (M = Mn, Ni, Co) -Li2MnO3 ionic cathode materials in liquid-based electrolyte" in Journal of Power Sources, 239 (2013) 490-495. Another electrolyte composition was developed such as "Lithium bis (fluorosulfonyl) imide-Pyr14 TFSI ionic liquid electrolyte compatible with graphite" in Journal of Power Sources, 196 (2011) 7700-7706, describes it. It comprises 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Pyr14 TFSI) as a solvent and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) as the lithiated salt. The document "The effects of N-methyl-N-butylpyrrolidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide-based electrolyte on the electrochemical performance of high capacity method material Li [Lio 2MnO 5 O 13Co 13O] O 2" in Electrochimica Acta, 59 (2012) 14-22. discloses an electrolyte comprising LiPF6 dissolved in a mixture of carbonate solvents comprising ethylene carbonate and dimethyl carbonate in a volume ratio of 1/1 in the presence of N-methyl-N-butylpyrrolidinium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide . More specifically, this document describes an electrolyte comprising at least 40% by volume of N-methyl-N-butylpyrrolidinium bis (trifluoromethylsulphonyl) imide relative to the total volume of the electrolyte. Application US 2014/0134501 describes an electrolyte comprising one or more ionic salts, at least one SEI-forming agent, at least one fluorinated compound and one or more non-aqueous solvent (s).

30 La demande US 2010/0028785 porte sur un électrolyte comprenant un solvant organique, un sel lithié, un liquide ionique et un additif. La demanderesse a découvert, de manière surprenante, qu'un électrolyte pour batterie Li-ion, comprenant une électrode positive à 3032560 5 base d'oxyde lamellaire surlithié, une électrode négative à base de graphite et un séparateur, dont la composition comprend de l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6) dissous dans un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène (EC), du carbonate de 5 méthyle et d'éthyle (EMC) et du carbonate de diméthyle (DMC), et du 1-buty1-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide (Pyr14 TFSI) permettait d'améliorer la stabilité thermique de la batterie. L'obtention de bonnes performances électrochimiques est également constatée grâce à cet électrolyte particulier.US Application 2010/0028785 relates to an electrolyte comprising an organic solvent, a lithiated salt, an ionic liquid and an additive. Surprisingly, the Applicant has discovered that a Li-ion battery electrolyte comprising a platy-laminated platy-positive electrode, a graphite-based negative electrode and a separator, the composition of which comprises lithium hexafluorophosphate (LiPF6) dissolved in a solvent mixture comprising ethylene carbonate (EC), methyl and ethyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC), and 1-butyl alcohol. 1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Pyr14 TFSI) allowed to improve the thermal stability of the battery. Obtaining good electrochemical performance is also observed thanks to this particular electrolyte.

10 L'invention a donc pour objet un électrolyte comprenant de l'hexafluorophosphate de lithium, un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle, et du 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide.The subject of the invention is therefore an electrolyte comprising lithium hexafluorophosphate, a mixture of solvents comprising ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate, and 1-butyl-1 methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide.

15 L'invention a également pour objet un procédé de préparation de l'électrolyte selon l'invention et l'utilisation dudit électrolyte pour une batterie Li-ion. Un autre objet de l'invention est une batterie Li-ion comprenant l'électrolyte selon l'invention.The invention also relates to a method for preparing the electrolyte according to the invention and the use of said electrolyte for a Li-ion battery. Another object of the invention is a Li-ion battery comprising the electrolyte according to the invention.

20 L'invention a également pour objet un procédé de préparation de cellule de batteries Li-ion comprenant l'électrolyte selon l'invention ainsi qu'un procédé de fabrication de batterie Li-ion. Enfin, l'invention concerne aussi un procédé de cyclage particulier pour les batteries comprenant un électrolyte selon 25 l' invention. D' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront plus clairement à l'examen de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un graphe comparant les capacités de 30 décharge spécifiques de cellules de batteries Li-ion comprenant une électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, une électrode négative à base de graphite et différentes compositions d'électrolytes, en fonction du nombre de cycles de charge et de décharge, 3032560 6 - la figure 2 est un graphe comparant les tensions de décharge moyennes de cellules de batteries Li-ion comprenant une électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, une électrode négative à base de graphite et différentes compositions d'électrolytes, 5 en fonction du nombre de cycles de charge et de décharge, - la figure 3 est un graphe comparant les différentes impédances de cellules de batteries Li-ion comprenant une électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, une électrode négative à base de graphite et différentes compositions d'électrolytes, mesurées à 10 température ambiante et à une tension de 3,75V, - la figure 4 est un graphe comparant les flux de chaleur de matériaux pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, dans un état chargé de 4,7 V, en présence de différentes compositions d'électrolytes, en fonction de la température.The subject of the invention is also a process for preparing a Li-ion battery cell comprising the electrolyte according to the invention as well as a method for manufacturing a Li-ion battery. Finally, the invention also relates to a particular cycling method for batteries comprising an electrolyte according to the invention. Other advantages and features of the invention will become more apparent upon examination of the detailed description and accompanying drawings in which: FIG. 1 is a graph comparing the specific discharge capacities of Li-ion battery cells comprising a platy-laminated oxide-based positive electrode, a graphite-based negative electrode and different electrolyte compositions, as a function of the number of charge and discharge cycles; FIG. 2 is a graph comparing the voltages of average discharges of Li-ion battery cells comprising a platy-laminated oxide-based positive electrode, a graphite-based negative electrode and different electrolyte compositions, depending on the number of charge and discharge cycles, FIG. 3 is a graph comparing the different impedances of Li-ion battery cells comprising a positive electrode based on oxide lam A graphite-based negative electrode and various electrolyte compositions, measured at room temperature and at a voltage of 3.75V, is shown in FIG. 4 as a graph comparing the heat fluxes of materials for a positive electrode based on graphite. of platy oxide overlithiated, in a charged state of 4.7 V, in the presence of different compositions of electrolytes, depending on the temperature.

15 Dans la description de l'invention, le terme « à base de » est synonyme de « comprenant majoritairement ». Il est par ailleurs précisé que les expressions « compris entre... et... » et « de... à... » utilisées dans la présente description doivent s'entendre comme incluant chacune des bornes mentionnées.In the description of the invention, the term "based on" is synonymous with "comprising predominantly". It is furthermore specified that the expressions "between ... and ..." and "from ... to ..." used in the present description must be understood as including each of the mentioned terminals.

20 Les batteries Li-ion comprennent généralement une électrode positive, une électrode négative, un séparateur entre les électrodes et un électrolyte. L'électrolyte selon l'invention comprend : - de l'hexafluorophosphate de lithium, 25 - un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle, et - du 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide.Li-ion batteries generally comprise a positive electrode, a negative electrode, a separator between the electrodes and an electrolyte. The electrolyte according to the invention comprises: - lithium hexafluorophosphate, - a mixture of solvents comprising ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate, and - 1-butyl -1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide.

30 Dans un mode de réalisation préféré, l'électrolyte selon l'invention comprend de 0,1 à 50% en volume, de préférence de 15 à 25% en volume, de 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide par rapport au volume total dudit électrolyte.In a preferred embodiment, the electrolyte according to the invention comprises from 0.1 to 50% by volume, preferably from 15 to 25% by volume, of 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide by relative to the total volume of said electrolyte.

3032560 7 Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le mélange de solvants comprend du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle dans des proportions volumiques de 1/1/1, c'est-à-dire en un volume identique 5 pour chaque solvant. De manière préférée, l'électrolyte selon l'invention comprend en outre du difluoro(oxolato)borate de lithium. Avantageusement, le pourcentage massique du difluoro(oxolato)borate de lithium est compris entre 0,005 et 10% par 10 rapport au poids total de l'électrolyte. L'invention a également pour objet un procédé de préparation de l'électrolyte selon l'invention pour batterie Li-ion comprenant un matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié et un matériau pour électrode négative à base de graphite, ledit 15 hexafluorophosphate de lithium et ledit 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide étant dissous dans un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle. Un autre objet de l'invention est l'utilisation de l'électrolyte 20 selon l'invention pour une batterie Li-ion. L'invention a également pour objet une batterie Li-ion comprenant l'électrolyte selon l'invention. La batterie Li-ion, comprenant l'électrolyte selon l'invention, comprend un matériau pour électrode positive à base d'oxyde 25 lamellaire surlithié. Ledit matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié comprend un matériau actif qui est généralement un oxyde lithié de métal choisi parmi le nickel, le cobalt et/ou le manganèse et éventuellement un autre métal dopant. Le matériau actif pour électrode positive à base d'oxyde 30 lamellaire surlithié est de formule Li (M D 1+x \ -a- 13)1-x02, dans laquelle M représente un métal ou plusieurs métaux choisis parmi le nickel, le manganèse et le cobalt, x est compris entre 0,01 et 0,33. Lorsque b est compris entre 0 et 0,05 et a+b=1, alors D est un élément choisi parmi 3032560 8 Na, Zn, Cd, Mg, Ti, Ca, Zr, Sr, Ba, Al or K ou un mélange de ces éléments. Avantageusement, le matériau actif pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié est le Lii,2Ni0,2Mno,602.According to one particular embodiment of the invention, the solvent mixture comprises ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate in volume proportions of 1/1/1, and i.e., in the same volume for each solvent. Preferably, the electrolyte according to the invention further comprises lithium difluoro (oxolato) borate. Advantageously, the weight percentage of lithium difluoro (oxolato) borate is between 0.005 and 10% relative to the total weight of the electrolyte. The invention also relates to a method for preparing the electrolyte according to the invention for a Li-ion battery comprising a positive-laminated oxide-based electrode material and a graphite-based negative electrode material, said lithium hexafluorophosphate and said 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide being dissolved in a solvent mixture comprising ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate. Another object of the invention is the use of the electrolyte 20 according to the invention for a Li-ion battery. The invention also relates to a Li-ion battery comprising the electrolyte according to the invention. The Li-ion battery, comprising the electrolyte according to the invention, comprises a laminated platinum oxide positive electrode material. Said laminate oxide surlithiated positive electrode material comprises an active material which is generally a lithiated metal oxide selected from nickel, cobalt and / or manganese and optionally another doping metal. The laminated platy oxide-positive active material is of the formula Li (MD 1 + x 1 -α) 1-xO 2, wherein M represents a metal or several metals selected from nickel, manganese and cobalt x is between 0.01 and 0.33. When b is between 0 and 0.05 and a + b = 1, then D is a member selected from Na, Zn, Cd, Mg, Ti, Ca, Zr, Sr, Ba, Al or K or a mixture of these elements. Advantageously, the active material for positive electrode based on platy oxide overlithiated Lii, 2Ni0,2Mno, 602.

5 Outre le matériau actif, le matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié peut également comprendre des fibres de carbone. De préférence, ce sont des fibres de carbone à croissance en phase vapeur (VGCF pour « Vapor Grown Carbon Fibers ») commercialisées par la société Showa Denko. D'autres types 10 de fibres de carbone appropriés peuvent être des nanotubes de carbone, des nanotubes dopés (éventuellement au graphite), des nanofibres de carbone, des nanofibres dopées (éventuellement au graphite), des nanotubes de carbone monofeuillets ou des nanotubes de carbone multifeuillets. Les méthodes de synthèse relatives à ces matériaux 15 peuvent inclure une décharge par arc, une ablation laser, une torche à plasma et une décomposition chimique en phase vapeur. Le matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié peut en outre comprendre un ou plusieurs liants. De manière préférée, le ou les liant(s) peuvent être choisis 20 parmi les latex de polybutadiène-styrène et les polymères organiques, et de préférence parmi les latex de polybutadiène-styrène, les polyesters, les polyéthers, les dérivés polymère de méthylméthacrylate, les dérivés polymères d' acrylonitrile, la carboxyle méthyle cellulose et ses dérivés, les polyvinyles acétates ou 25 polyacrylate acétate, les polyfluorure de vinylidène, et leurs mélanges. De préférence, le liant est le polyfluorure de vinylidène (PVdF). La batterie Li-ion, comprenant l'électrolyte selon l'invention, comprend un matériau actif pour électrode négative à base de graphite.In addition to the active material, the platy-laminated oxide-based positive electrode material may also comprise carbon fibers. Preferably, these are vapor phase growth carbon fibers (VGCF for "Vapor Grown Carbon Fibers") marketed by the company Showa Denko. Other types of suitable carbon fibers may be carbon nanotubes, doped nanotubes (possibly graphite), carbon nanofibers, doped nanofibers (possibly graphite), single-walled carbon nanotubes or carbon nanotubes. multiwalled. Synthetic methods relating to these materials may include arc discharge, laser ablation, plasma torch and chemical vapor phase decomposition. The platy-laminated oxide-based positive electrode material may further comprise one or more binders. Preferably, the binder (s) may be chosen from polybutadiene-styrene latices and organic polymers, and preferably from polybutadiene-styrene latices, polyesters, polyethers, polymethylmethacrylate derivatives, polymeric derivatives of acrylonitrile, carboxyl methyl methyl cellulose and its derivatives, polyvinyl acetates or polyacrylate acetate, polyvinylidene fluorides, and mixtures thereof. Preferably, the binder is polyvinylidene fluoride (PVdF). The Li-ion battery, comprising the electrolyte according to the invention, comprises an active material for negative electrode based on graphite.

30 Le carbone graphite peut être choisi parmi les carbones graphite synthétiques, et naturels à partir de précurseurs naturels suivis d'une purification et/ou d'un post traitement. D'autres matériaux actifs à base de carbone peuvent être utilisés comme le carbone pyrolitique, le carbone amorphe, le charbon 3032560 9 actif, le coke, le brai de houille et le graphène. Des mélanges de graphite avec l'un ou plusieurs de ces matériaux sont possibles. Des matériaux possédant une structure noyau-enveloppe peuvent être utilisés quand le noyau comprend du graphite haute capacité et lorsque 5 l'enveloppe comprend un matériau à base de carbone protégeant le noyau de la dégradation liée au phénomène répété de l'intercalation/désintercalation des ions lithiums. Avantageusement, le matériau actif pour électrode négative est du graphite fourni par la société Hitachi (SMGHE2).The graphite carbon may be selected from synthetic graphite carbons, and natural from natural precursors followed by purification and / or post-treatment. Other active carbon-based materials can be used such as pyrolytic carbon, amorphous carbon, activated carbon, coke, coal tar pitch and graphene. Mixtures of graphite with one or more of these materials are possible. Materials having a core-shell structure may be used when the core comprises high capacity graphite and when the shell comprises a carbon-based material protecting the core from degradation related to the repeated phenomenon of ion intercalation / deintercalation. lithiums. Advantageously, the negative electrode active material is graphite supplied by the company Hitachi (SMGHE2).

10 Le matériau pour électrode négative à base de graphite peut en outre comprendre un ou plusieurs liants comme pour l'électrode positive. Les liants décrits ci-dessus pour l'électrode positive peuvent être utilisés pour l'électrode négative.The graphite-based negative electrode material may further comprise one or more binders as for the positive electrode. The binders described above for the positive electrode can be used for the negative electrode.

15 De manière préférée, les liants utilisés sont la carboxyle méthyle cellulose (CMC) et le latex Styrofan®, c'est-à-dire un copolymère styrène-butadiène carboxyle. La batterie Li-ion, comprenant l'électrolyte selon l'invention, comprend également un séparateur localisé entre les électrodes. Il joue 20 le rôle d'isolant électrique. Plusieurs matériaux peuvent être utilisés comme séparateurs. Les séparateurs sont généralement composés de polymères poreux, de préférence de polyéthylène et/ou de polypropylène. Avantageusement, le séparateur utilisé est le séparateur 25 Celgard® 2500, c'est-à-dire une membrane microporeuse monocouche d'une épaisseur de 25 i_tm composée de polypropylène. L'invention a également pour objet un procédé de préparation de cellule de batteries Li-ion, comprenant l'électrolyte selon l'invention, comprenant les étapes suivantes : 30 - assemblage d'une cellule par empilement d'un matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, d'un matériau pour électrode négative à base de graphite et d'un séparateur situé entre les deux électrodes, 3032560 10 - imprégnation du séparateur par l'électrolyte tel que précédemment décrit. De préférence, le matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié comprend le matériau actif de formule 5 Lii,2Ni0,2Mno,602. De manière préférée, le matériau pour électrode négative à base de graphite comprend le graphite fourni par la société Hitachi (SMGHE2) en tant que matériau actif. De préférence, le séparateur est le séparateur Celgard® 2500, 10 c'est-à-dire une membrane microporeuse monocouche d'une épaisseur de 25 um composée de polypropylène. L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'une batterie Li-ion, comprenant l'électrolyte selon l'invention, par assemblage d'une ou plusieurs cellule(s) telle(s) que précédemment 15 préparée(s). L'invention a également pour objet un procédé de cyclage particulier d'une batterie Li-ion comprenant l'électrolyte selon l'invention comprenant les étapes suivantes : - les deux premiers cycles d'activation entre une tension 20 supérieure (Tsup) strictement supérieure à 4,40 V, de préférence comprise entre 4,40 V borne exclue et 4,70 V, et une tension inférieure (Tinf) comprise entre 1,60 et 2,50 V, de préférence égale à 2 V, - les cycles de charge et de décharge suivants à des tensions comprises entre une tension Tsup comprise entre 4,30 et 4,45 25 V, de préférence égale à 4,40 V, et une tension Tira comprise entre 2 et 2,50 V, de préférence égale à 2,30 V ; les cycles s'effectuant à un régime de cyclage compris entre C/20 et 3C, C désignant le régime de cyclage de la batterie Li-ion. Dans un mode de réalisation préféré, les deux premiers cycles 30 d'activation s'effectuent à un régime de cyclage de C/10. Dans un autre mode de réalisation préféré, les cycles de charge et de décharge suivants s'effectuent à un régime de cyclage de C/2.Preferably, the binders used are carboxyl methyl cellulose (CMC) and Styrofan latex, ie a carboxylated styrene-butadiene copolymer. The Li-ion battery, comprising the electrolyte according to the invention, also comprises a separator located between the electrodes. It plays the role of electrical insulator. Several materials can be used as separators. The separators are generally composed of porous polymers, preferably polyethylene and / or polypropylene. Advantageously, the separator used is the Celgard® 2500 separator, that is to say a microporous single-layer membrane with a thickness of 25 μm composed of polypropylene. The subject of the invention is also a process for preparing a Li-ion battery cell, comprising the electrolyte according to the invention, comprising the following steps: - assembling a cell by stacking a material for a positive electrode at platy-laminated oxide base, a negative electrode material based on graphite and a separator located between the two electrodes, - impregnation of the separator with the electrolyte as previously described. Preferably, the platy-laminated ophthalmic positive electrode material comprises the active material of the formula Li 1, 2NiO, 2MnO, 602. Preferably, the graphite-based negative electrode material comprises graphite supplied by Hitachi (SMGHE2) as an active material. Preferably, the separator is the Celgard® 2500 separator, i.e. a 25 μm monolayer microporous membrane composed of polypropylene. The invention also relates to a method for manufacturing a Li-ion battery, comprising the electrolyte according to the invention, by assembling one or more cells such as previously prepared. The invention also relates to a particular cycling process of a Li-ion battery comprising the electrolyte according to the invention comprising the following steps: the first two activation cycles between a higher voltage (Tsup) strictly greater at 4.40 V, preferably between 4.40 V excluded and 4.70 V, and a lower voltage (Tinf) between 1.60 and 2.50 V, preferably equal to 2 V, the cycles charging and discharging devices at voltages between a voltage Tsup between 4.30 and 4.45 V, preferably equal to 4.40 V, and a voltage Tira between 2 and 2.50 V, preferably equal to 2.30 V; the cycles being carried out at a cycling speed of between C / 20 and 3C, C designating the cycling regime of the Li-ion battery. In a preferred embodiment, the first two activation cycles are carried out at a C / 10 cycling rate. In another preferred embodiment, the following charge and discharge cycles are performed at a C / 2 cycling rate.

3032560 11 La présente invention est illustrée de manière non-limitative par les exemples suivants. Exemples 5 Préparation de l'électrode positive 25 L d'eau sont ajoutés dans un réacteur, puis l'eau est chauffée à une température comprise entre 50 et 70°C. 12,5 L d'une solution de sulfate de nickel et de sulfate de manganèse (selon un ratio 10 molaire de 1/3), dont la concentration est de 0,8 mol/L, est injectée en continu dans le réacteur maintenu sous agitation constante. Le pH du réacteur est régulé entre 7 et 8,5 en ajoutant une solution de carbonate de sodium et une solution d'ammoniaque. L' apparition d'un précipité est observée au cours de 15 l'injection. A la fin de l'injection, le réacteur est maintenu sous la même agitation constante et à la même température pendant une période comprise entre 4 et 10 heures. Le précipité est ensuite séparé de la phase liquide par filtration, puis lavé abondamment avec de l'eau et séché sur filtre 20 sécheur. Le matériau ainsi formé est alors mélangé de façon intime avec du carbonate de lithium. Le mélange résultant est ensuite calciné à une température comprise entre 850 et 900°C pendant 24 heures. Le matériau actif obtenu est un oxyde lamellaire surlithié de 25 formule Lii,2Ni0,2Mn0,602 se présentant sous la forme d'une poudre. L'électrode positive est préparée en mélangeant 86% en poids de matériau actif, 6% en poids d'un additif carbone Super P®, et 8% en poids de polyfluorure de vinylidène. L'électrode est fabriquée en déposant le mélange sur une 30 feuille d'aluminium. Les électrodes sont séchées et compressées par calandrage à 80°C. La masse surfacique de matériau pour électrode positive est de 6,1 mg/cm2. L'aire de l'électrode positive utilisée en cellule est de 10,24 cm2.The present invention is illustrated in a nonlimiting manner by the following examples. EXAMPLES Preparation of the Positive Electrode 25 L of water are added to a reactor, and the water is then heated to 50 to 70 ° C. 12.5 L of a solution of nickel sulphate and manganese sulphate (at a molar ratio of 1/3), the concentration of which is 0.8 mol / L, is injected continuously into the reactor maintained under constant agitation. The pH of the reactor is regulated between 7 and 8.5 by adding a solution of sodium carbonate and an ammonia solution. The appearance of a precipitate is observed during the injection. At the end of the injection, the reactor is kept under the same constant stirring and at the same temperature for a period of between 4 and 10 hours. The precipitate is then separated from the liquid phase by filtration, then washed extensively with water and dried on a drier filter. The material thus formed is then intimately mixed with lithium carbonate. The resulting mixture is then calcined at a temperature between 850 and 900 ° C for 24 hours. The active material obtained is an overlapped lamellar oxide of the formula Lii, 2Ni0.2Mn0.602 in the form of a powder. The positive electrode is prepared by mixing 86% by weight of active material, 6% by weight of a Super P® carbon additive, and 8% by weight of polyvinylidene fluoride. The electrode is made by depositing the mixture on an aluminum foil. The electrodes are dried and calendered at 80 ° C. The weight per unit area of positive electrode material is 6.1 mg / cm 2. The area of the positive electrode used in the cell is 10.24 cm 2.

3032560 12 Préparation de l'électrode négative Un matériau actif de graphite est fourni par la société Hitachi 5 (SMGHE2). L'électrode est fabriquée en mélangeant 96% en poids de graphite, 2% en poids de carboxyle méthyle cellulose (CMC) et 2% en poids de latex Styrofan®, c'est-à-dire un copolymère styrène-butadiène carboxyle. Le mélange résultant est déposé sur une feuille de cuivre puis 10 séché et compressé par calandrage à 80°C. La masse surfacique de matériau pour électrode négative est de 4,4 mg/cm2. L'aire de l'électrode négative utilisée en cellule est de 12,25 cm2.Preparation of the Negative Electrode An active material of graphite is provided by Hitachi (SMGHE2). The electrode is made by mixing 96% by weight of graphite, 2% by weight of carboxyl methyl cellulose (CMC) and 2% by weight of Styrofan latex, that is to say a styrene-butadiene carboxyl copolymer. The resulting mixture is deposited on a copper foil and then dried and calendered at 80 ° C. The weight per unit area of negative electrode material is 4.4 mg / cm 2. The area of the negative electrode used in the cell is 12.25 cm 2.

15 Séparateur Le séparateur Celgard® 2500 est utilisé afin d'éviter tout court-circuit entre l'électrode positive et l'électrode négative durant les cycles de charge et de décharge. Le séparateur Celgard® 2500 est une membrane microporeuse monocouche d'une épaisseur de 25 i_tm 20 composée de polypropylène. Electrolyte Le 1-buty1-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide (Pyr 1 4 TFSI) utilisé est fourni la 25 société Fluka (Pyr14 TFSI, > 98,5%). Quatre électrolytes sont utilisés pour mener les essais comparatifs, dont les compositions sont reportées dans le tableau 1 : 30 3032560 13 Electrolyte A B C D (comparatif) (comparatif) (invention) (invention) LiPF6 (mol/L) 1 1 1 1 EC/EMC/DMC 1/1/1 1/1/1 1/1/1 1/1/1 (ratio en volume) Pyr14 TFSI - - 20 20 (% volumique) LiDFOB (% - 0,3 - 0,3 massique) Tableau 1 5 L'électrolyte A est composé d'lM de sel de lithium LiPF6 dissous dans un mélange de carbonate d'éthylène, de carbonate de méthyle et d'éthyle et de carbonate de diméthyle (EC/EMC/DMC) selon un ratio 1/1/1 en volume. L'électrolyte B est composé d' 1M de sel de lithium LiPF6 10 dissous dans un mélange de carbonate d'éthylène, de carbonate de méthyle et d'éthyle et de carbonate de diméthyle (EC/EMC/DMC) selon un ratio 1/1/1 en volume et de 0,3% en poids de difluoro(oxolato)borate de lithium (LiDFOB). L'électrolyte C est composé d' 1M de sel de lithium LiPF6 15 dissous dans un mélange de carbonate d'éthylène, de carbonate de méthyle et d'éthyle et de carbonate de diméthyle (EC/EMC/DMC) selon un ratio 1/1/1 en volume et de 20% en volume de 1-buty1-1- méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide (Pyr14 TFSI). L'électrolyte D est composé d' 1M de sel de lithium LiPF6 20 dissous dans un mélange de carbonate d'éthylène, de carbonate de méthyle et d'éthyle et de carbonate de diméthyle (EC/EMC/DMC) 3032560 14 selon un ratio 1/1/1 en volume, de 20% en volume de 1-buty1-1- méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide (Pyr14 TFSI) et de 0,3% en poids de difluoro(oxolato)borate de lithium (LiDFOB).15 Separator The Celgard® 2500 separator is used to prevent any short-circuit between the positive electrode and the negative electrode during the charging and discharging cycles. The Celgard® 2500 separator is a 25 μm single layer microporous membrane made of polypropylene. Electrolyte 1-Butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Pyr 14 TFSI) used is provided by Fluka (Pyr14 TFSI,> 98.5%). Four electrolytes are used to carry out the comparative tests, the compositions of which are reported in Table 1: (Comparative) Electrolyte ABCD (Comparative) (Invention) (Invention) LiPF6 (mol / L) 1 1 1 1 EC / EMC / DMC 1/1/1 1/1/1 1/1/1 1/1/1 (volume ratio) Pyr14 TFSI - - 20 (% by volume) LiDFOB (% - 0.3 - 0.3 mass) Table 1 Electrolyte A is composed of 1 M LiPF6 lithium salt dissolved in a mixture of ethylene carbonate, methyl carbonate and ethyl and dimethyl carbonate (EC / EMC / DMC) in a ratio 1/1/1 by volume. Electrolyte B is composed of 1M lithium salt LiPF 6 dissolved in a mixture of ethylene carbonate, methyl carbonate and ethyl and dimethyl carbonate (EC / EMC / DMC) in a ratio of 1 / 1/1 by volume and 0.3% by weight of lithium difluoro (oxolato) borate (LiDFOB). Electrolyte C is composed of 1M lithium salt LiPF6 dissolved in a mixture of ethylene carbonate, methyl carbonate and ethyl and dimethyl carbonate (EC / EMC / DMC) in a ratio of 1 / 1/1 by volume and 20% by volume of 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Pyr14 TFSI). The electrolyte D is composed of 1M lithium salt LiPF 6 dissolved in a mixture of ethylene carbonate, methyl carbonate and ethyl and dimethyl carbonate (EC / EMC / DMC) 3032560 14 in a ratio 1/1/1 by volume, 20% by volume of 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (Pyr14 TFSI) and 0.3% by weight of lithium difluoro (oxolato) borate (LiDFOB).

5 Cellule Les cellules sont finalement assemblées par empilement de l'électrode positive, de l'électrode négative telles que préparées ci-dessus, et du séparateur Celgard® 2500, situé entre les deux électrodes. Le séparateur est imprégné par l'électrolyte tel que 10 précédemment décrit. Ainsi, quatre cellules, que l'on nommera cellule A, B, C ou D, comprenant respectivement l'électrolyte A, B, C ou D sont préparées. La cellule A contient l'électrolyte A de référence.Cell The cells are finally assembled by stacking the positive electrode, the negative electrode as prepared above, and the Celgard® 2500 separator, located between the two electrodes. The separator is impregnated with the electrolyte as previously described. Thus, four cells, which will be named cell A, B, C or D, respectively comprising the electrolyte A, B, C or D are prepared. Cell A contains the reference electrolyte A.

15 Performances électrochimiques de cellules de batterie Li-ion Evaluation des capacités de décharge spécifiques en fonction du nombre de cycles La figure 1 représente un graphe comparant les capacités de décharge spécifiques de cellules de batteries Li-ion comprenant 20 chacune une électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, une électrode négative à base de graphite et présentant différentes compositions d'électrolyte, en fonction du nombre de cycle de charge et de décharge. Les cellules de batterie A, B, C et D contiennent respectivement les électrolytes A, B, C et D.Electrochemical Performance of Li-ion Battery Cells Evaluation of Specific Discharge Capabilities by Number of Cycles Figure 1 shows a graph comparing the specific discharge capabilities of Li-ion battery cells each comprising a d-based positive electrode. platy oxide overlithiated, a graphite-based negative electrode and having different electrolyte compositions, depending on the number of charge and discharge cycles. Battery cells A, B, C and D respectively contain the electrolytes A, B, C and D.

25 Méthode Un procédé de cyclage a été utilisé. Les deux premiers cycles, ou cycles d'activation, se sont déroulés entre 4,6 et 2 V à un régime de cyclage C/10. Les cycles de charge et de décharge suivants se sont déroulés à des tensions réduites comprises entre 4,4 et 2,3 V à un 30 régime de cyclage C/2. Résultat Ainsi, la figure 1 montre clairement que la cellule de batterie A (courbe A) présente un comportement électrochimique très instable. Une chute des performances électrochimiques est observée et une 3032560 15 capacité de décharge spécifique d'environ 110 mAh/g est mesurée après environ 650 cycles. La cellule de batterie B (courbe B) présente un comportement électrochimique amélioré avec la mesure d'une capacité de décharge 5 spécifique d'environ 130 mAh/g après 638 cycles. La cellule de batterie C (courbe C) présente un très bon comportement électrochimique avec la mesure d'une capacité de décharge spécifique d'environ 140 mAh/g après environ 650 cycles. Enfin, la cellule de batterie D (courbe D) présente également 10 un très bon comportement électrochimique avec la mesure d'une capacité de décharge spécifique d'environ 155 mAh/g après environ 650 cycles. Il est en outre à noter que les capacités de décharge spécifique, concernant les cellules A et B, augmentent entre le 50ème et le 150ème 15 cycle. Ce phénomène est dû au processus d'« activation » du matériau pour électrode positive qui perdure. Au contraire, ce phénomène n'est observé que pour les 50 premiers cycles pour les cellules C et D. Au-delà du 50ème cycle, la figure 1 montre que le comportement électrochimique est stable pour 20 les cellules C et D. Cette observation dans le comportement électrochimique est très importante pour l'application pratique d'une cellule. En effet, les cellules capables de délivrer rapidement une performance stable, et donc un processus d'activation complété le plus tôt possible, sont 25 recherchées. Il est clairement établi que la présence du LiDFOB dans un électrolyte a un effet bénéfique puisque les performances électrochimiques de la cellule B sont meilleures que celles de la cellule A de référence mais restent insuffisantes.Method A cycling method was used. The first two cycles, or activation cycles, took place between 4.6 and 2 V at a C / 10 cycling rate. The following charge and discharge cycles were conducted at reduced voltages between 4.4 and 2.3 V at a C / 2 cycling rate. Result Thus, Figure 1 clearly shows that the battery cell A (curve A) has a very unstable electrochemical behavior. A drop in electrochemical performance is observed and a specific discharge capacity of about 110 mAh / g is measured after about 650 cycles. Battery cell B (curve B) exhibits improved electrochemical behavior with the measurement of a specific discharge capacity of about 130 mAh / g after 638 cycles. The battery cell C (curve C) has a very good electrochemical behavior with the measurement of a specific discharge capacity of about 140 mAh / g after about 650 cycles. Finally, the battery cell D (curve D) also has a very good electrochemical behavior with the measurement of a specific discharge capacity of about 155 mAh / g after about 650 cycles. It should also be noted that the specific discharge capacities for cells A and B increase between the 50th and the 150th cycles. This phenomenon is due to the process of "activation" of the positive electrode material which persists. On the contrary, this phenomenon is observed only for the first 50 cycles for C and D cells. Beyond the 50th cycle, FIG. 1 shows that the electrochemical behavior is stable for cells C and D. This observation in FIG. Electrochemical behavior is very important for the practical application of a cell. Indeed, cells capable of rapidly delivering stable performance, and thus an activation process completed as soon as possible, are sought. It is clearly established that the presence of LiDFOB in an electrolyte has a beneficial effect since the electrochemical performances of cell B are better than those of reference cell A but remain insufficient.

30 Il convient de noter que le remplacement du LiDFOB par le Pyr14 TFSI est encore plus bénéfique car la cellule C délivre une performance stable plus rapidement et une capacité de décharge spécifique plus élevée que celle de la cellule B. Ces résultats sont très satisfaisants.It should be noted that the replacement of LiDFOB with Pyr14 TFSI is even more beneficial since cell C delivers a faster stable performance and a higher specific discharge capacity than that of cell B. These results are very satisfactory.

3032560 16 La présence additionnelle du LiDFOB en plus du Pyr14 TFSI ne permet pas d'améliorer le résultat concernant la délivrance d'une performance stable plus rapide. Néanmoins, à partir du 550ème cycle, la capacité de décharge spécifique de la cellule D est meilleure que celle 5 de la cellule C. Evaluation des tensions de décharge moyennes en fonction du nombre de cycles La figure 2 représente un graphe comparant les tensions de 10 décharge moyennes des quatre cellules de batteries Li-ion A, B, C et D en fonction du nombre de cycles de charge et de décharge. Le même procédé de cyclage que celui décrit pour la figure 1 est utilisé. Un des problèmes majeurs rencontrés dans les matériaux pour 15 électrode positive à base d'oxydes lamellaires est en effet la baisse de tension de décharge moyenne de la cellule avec les cycles de charge et de décharge. La figure 2 montre une baisse de tension de décharge très importante concernant les cellules A et B avec la mesure d'une tension 20 de décharge moyenne respectivement de 3,23 et de 3,18 V après environ 650 cycles. Les cellules C et D présentent quant à elle une baisse de tension de décharge moyenne nettement moins prononcée avec la mesure d'une tension de décharge moyenne d'environ 3,3 V après 25 environ 650 cycles pour les deux cellules. L'effet bénéfique de la présence du Pyr14 TFSI sur le comportement électrochimique d'une cellule de batterie Li-ion est donc encore une fois clairement établi.3032560 16 The additional presence of LiDFOB in addition to the Pyr14 TFSI does not improve the result concerning the delivery of a faster stable performance. Nevertheless, from the 550th cycle, the specific discharge capacity of the cell D is better than that of the cell C. Evaluation of the average discharge voltages as a function of the number of cycles FIG. 2 represents a graph comparing the voltages of 10 Average discharge of the four Li-ion battery cells A, B, C and D as a function of the number of charge and discharge cycles. The same cycling method as that described for Figure 1 is used. One of the major problems encountered in lamellar oxide positive electrode materials is indeed the average discharge voltage drop of the cell with charge and discharge cycles. FIG. 2 shows a very large discharge voltage drop for cells A and B with the measurement of an average discharge voltage of 3.23 and 3.18 V, respectively, after about 650 cycles. Cells C and D, meanwhile, have a significantly lower average discharge voltage drop with the measurement of an average discharge voltage of about 3.3 V after about 650 cycles for both cells. The beneficial effect of the presence of Pyr14 TFSI on the electrochemical behavior of a Li-ion battery cell is thus once again clearly established.

30 Evaluation de l'impédance des cellules de batterie Li-ion La figure 3 est un graphe de Nyquist comparant les différentes impédances des cellules de batteries Li-ion A, B, C et D, mesurées à température ambiante et à une tension de 3,75V.Li-ion battery cell impedance evaluation Figure 3 is a Nyquist graph comparing the different impedances of Li-ion battery cells A, B, C and D, measured at room temperature and at a voltage of 3. , 75V.

3032560 17 Il est à noter que le diamètre des demi-cercles caractérisant les cellules A et B est nettement plus grand que celui des demi-cercles caractérisant les cellules C et D. Ainsi, une SEI suffisamment solide et stable pour supporter 5 l'exposition d'une tension élevée, semble s'être formée en ce qui concerne les cellules C et D au contraire des cellules A et B. Evaluation de propriétés thermiques de matériaux pour électrode positive à base d'oxydes lamellaires en présence 10 d'électrolyte La figure 4 est un graphe comparant les flux de chaleur de matériaux pour électrode positive à base d'oxydes lamellaires surlithiés, dans un état chargé de 4,7 V, en présence des électrolytes A, C et D, en fonction de la température.It should be noted that the diameter of the semicircles characterizing cells A and B is significantly greater than that of the semicircles characterizing cells C and D. Thus, a SEI sufficiently strong and stable to withstand exposure. a high voltage appears to be formed with respect to cells C and D in contrast to cells A and B. Evaluation of thermal properties of positive electrode materials based on lamellar oxides in the presence of electrolyte La FIG. 4 is a graph comparing heat fluxes of positive electrode materials based on overlapped layered oxides, in a charged state of 4.7 V, in the presence of electrolytes A, C and D, as a function of temperature.

15 Les flux de chaleur sont mesurés par calorimétrie différentielle à balayage. L'appareil utilisé est le DSC 404 F1 Pegasus® commercialisé par NETZSCH. La montée en température de l'échantillon mesuré est réalisée à 5K/min. La migration des ions lithium depuis le matériau pour électrode 20 positive pendant le fonctionnement d'une cellule provoque une génération de chaleur importante et représente la source principale de l'emballement thermique de la cellule. La figure 4 montre que la chaleur dégagée concernant le matériau pour électrode positive : 25 - en présence de l'électrolyte A de référence est de 1043 J/g, - en présence de l'électrolyte C de référence est de 888 J/g, - en présence de l'électrolyte D de référence est de 747 J/g Ainsi, le taux de génération de chaleur entre 150 et 250°C est réduit d'environ 15% pour le matériau pour électrode positive en 30 présence de l'électrolyte C par rapport au matériau pour électrode positive en présence de l'électrolyte A. Le taux de génération de chaleur entre 150 et 250°C est réduit d'environ 28% pour le matériau pour électrode positive en présence de 3032560 18 l'électrolyte D par rapport au matériau pour électrode positive en présence de l'électrolyte A. L'effet bénéfique de la présence du Pyr14 TFSI dans un électrolyte concernant les propriétés thermiques d'une cellule de 5 batterie Li-ion est donc clairement établi.The heat fluxes are measured by differential scanning calorimetry. The apparatus used is the DSC 404 F1 Pegasus® marketed by NETZSCH. The rise in temperature of the measured sample is carried out at 5K / min. Migration of lithium ions from the positive electrode material during cell operation causes significant heat generation and is the primary source of thermal runaway of the cell. FIG. 4 shows that the heat generated for the positive electrode material: in the presence of the reference electrolyte A is 1043 J / g, in the presence of the reference electrolyte C is 888 J / g, in the presence of the reference electrolyte D is 747 J / g. Thus, the heat generation rate between 150 and 250 ° C. is reduced by about 15% for the positive electrode material in the presence of the electrolyte. C relative to the positive electrode material in the presence of the electrolyte A. The heat generation rate between 150 and 250 ° C is reduced by about 28% for the positive electrode material in the presence of the electrolyte D relative to the positive electrode material in the presence of the electrolyte A. The beneficial effect of the presence of the Pyr14 TFSI in an electrolyte on the thermal properties of a Li-ion battery cell is thus clearly established.

Claims (14)

REVENDICATIONS1. Electrolyte comprenant : - de l'hexafluorophosphate de lithium, - un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle, et du 1-buty1-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide.REVENDICATIONS1. An electrolyte comprising: - lithium hexafluorophosphate; - a solvent mixture comprising ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate, and 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. 2. Electrolyte selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit électrolyte comprend de 0,1 à 50% en volume, de préférence de à 25% en volume, de 1-butyl-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide par rapport au volume total dudit électrolyte.2. Electrolyte according to claim 1, characterized in that said electrolyte comprises from 0.1 to 50% by volume, preferably from 25% by volume, of 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide relative to total volume of said electrolyte. 3. Electrolyte selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé 15 en ce que le mélange de solvants comprend du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle dans des proportions volumiques de 1/1/1.3. Electrolyte according to one of claims 1 or 2, characterized in that the solvent mixture comprises ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate in volume proportions of 1/1. / 1. 4. Electrolyte selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit électrolyte comprend du difluoro(oxolato)borate de lithium.4. Electrolyte according to any one of the preceding claims, characterized in that said electrolyte comprises lithium difluoro (oxolato) borate. 5. Electrolyte selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pourcentage massique du difluoro(oxolato)borate de lithium est compris entre 0,005 et 10% par rapport au poids total de l'électrolyte.5. Electrolyte according to claim 4, characterized in that the weight percentage of lithium difluoro (oxolato) borate is between 0.005 and 10% relative to the total weight of the electrolyte. 6. Procédé de préparation de l'électrolyte selon l'une quelconque des revendications précédentes pour batterie Li-ion comprenant un matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié et un matériau pour électrode négative à base de graphite, caractérisé en ce que ledit hexafluorophosphate de lithium et ledit 1-buty1-1-méthylpyrrolidinium bis(trifluorométhanesulfonyl)imide sont dissous dans un mélange de solvants comprenant du carbonate d'éthylène, du carbonate de méthyle et d'éthyle et du carbonate de diméthyle. 3032560 20A process for preparing the electrolyte according to any one of the preceding claims for a Li-ion battery comprising a platy-oxide-surlithieed positive electrode material and a graphite-based negative electrode material, characterized in that said lithium hexafluorophosphate and said 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide are dissolved in a solvent mixture comprising ethylene carbonate, methyl and ethyl carbonate and dimethyl carbonate. 3032560 20 7. Utilisation de l'électrolyte tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour une batterie Li-ion.7. Use of the electrolyte as defined in any one of claims 1 to 6 for a Li-ion battery. 8. Batterie Li-ion comprenant un matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, un matériau pour 5 électrode négative à base de graphite et un séparateur, caractérisée en ce qu'elle comprend un électrolyte tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 6.8. A Li-ion battery comprising a platy-laminated oxide-based positive electrode material, a graphite-based negative electrode material and a separator, characterized in that it comprises an electrolyte as defined in one embodiment. any of claims 1 to 6. 9. Batterie selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié 10 comprend un matériau actif de formule Li ( 1+x \- -a-1\4 D 13,1-x02, dans laquelle : - M représente un métal ou plusieurs métaux choisis parmi le nickel, le manganèse et le cobalt, - x est compris entre 0,01 et 0,33, 15 lorsque b est compris entre 0 et 0,05 et a+b=1, alors D est un élément choisi parmi Na, Zn, Cd, Mg, Ti, Ca, Zr, Sr, Ba, Al ou K ou un mélange de ces éléments.9. The battery as claimed in claim 8, characterized in that said platy-laminated oxide-based positive electrode material comprises an active material of formula Li (1 + x \ - -a-1 \ 4D 13,1-xO2 wherein: M represents one or more metals selected from nickel, manganese and cobalt; x is from 0.01 to 0.33, where b is from 0 to 0.05 and a + b = 1, then D is an element selected from Na, Zn, Cd, Mg, Ti, Ca, Zr, Sr, Ba, Al or K or a mixture of these elements. 10. Procédé de préparation de cellule de batteries Li-ion, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : 20 - assemblage d'une cellule par empilement d'un matériau pour électrode positive à base d'oxyde lamellaire surlithié, d'un matériau pour électrode négative à base de graphite et d'un séparateur situé entre les deux électrodes, - imprégnation du séparateur par l'électrolyte tel que défini à 25 l'une quelconque des revendications 1 à 6.10. A process for preparing a Li-ion battery cell, characterized in that said method comprises the following steps: - assembling a cell by stacking a platelet oxide-based positive-displacement electrode material, a negative electrode material based on graphite and a separator located between the two electrodes; impregnation of the separator with the electrolyte as defined in any one of claims 1 to 6. 11. Procédé de fabrication de batterie Li-ion, caractérisé en ce que ledit procédé comprend une étape d'assemblage d'une ou plusieurs cellule(s) telle(s) que définie(s) à la revendication 10.11. A method of manufacturing Li-ion battery, characterized in that said method comprises a step of assembling one or more cell (s) as defined in claim 10. 12. Procédé de cyclage d'une batterie Li-ion telle que définie à 30 l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes suivantes : - deux premiers cycles d'activation entre une tension supérieure (Tsup) strictement supérieure à 4,40 V, de préférence 3032560 21 comprise entre 4,40 V borne exclue et 4,70 V, et une tension inférieure (Tinf) comprise entre 1,60 et 2,50 V, de préférence égale à 2 V, les cycles de charge et de décharge suivants à des tensions comprises entre une tension Tsup comprise entre 4,30 et 4,45 5 V, de préférence égale à 4,40 V, et une tension T nf comprise entre 2 et 2,50 V, de préférence égale à 2,30 V ; les cycles s'effectuant à un régime de cyclage compris entre C/20 et 3C, C désignant le régime de cyclage de la batterie Li-ion.12. A method of cycling a Li-ion battery as defined in one of claims 8 or 9, characterized in that said method comprises the following steps: - first two activation cycles between a higher voltage (Tsup ) strictly greater than 4.40 V, preferably 3032560 21 between 4.40 V excluded terminal and 4.70 V, and a lower voltage (Tinf) between 1.60 and 2.50 V, preferably equal to 2 V, the following charge and discharge cycles at voltages between a voltage Tsup between 4.30 and 4.45 V, preferably equal to 4.40 V, and a voltage T nf between 2 and 2, 50 V, preferably equal to 2.30 V; the cycles being carried out at a cycling speed of between C / 20 and 3C, C designating the cycling regime of the Li-ion battery. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce 10 que lesdits deux premiers cycles d'activation s'effectuent à un régime de cyclage de C/10.13. Process according to claim 12, characterized in that said first two activation cycles are carried out at a C / 10 cycling rate. 14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que lesdits cycles de charge et de décharge suivants s'effectuent à un régime de cyclage de C/2.14. Method according to one of claims 12 or 13, characterized in that said subsequent charge and discharge cycles are performed at a C / 2 cycling regime.
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