Fabrication d'électrodes pour accumulateurs lithium-ion par flexographie

Lithium-ion electrodes elaboration by flexography process

• Auteur / Autrice : Franck Medlege
• Direction : Hélène Rouault-Rogez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergétique, procédés
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Grenoble) - Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Fouletier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renaud Bouchet, Naceur Belgacem
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Cheradame, Antonio L. Torres

Mots clés

Mots clés contrôlés

Batteries lithium-ion

Électrodes

Technique de la production

Électrochimie

Encre

Flexographie

Mots clés libres

Lithium-ion

Li-ion

Flexographie

Encre

Anilox

Accumulateur

Tension superficielle

Flory-Huggins

Charge

Batterie

Décharge

Régime de décharge

LiCoO2

Cylindre tramé

Li4Ti5O12

Porosité

Transfert de l’encre

Électrochimie

Flexography

Ink

Surface tension

Secondary cell

Battery

Charge

Discharge

Discharge rate

Porosity

Ink transfert

Electrochemistry

Résumé

La demande en batteries rechargeables spécifiques dans divers domaines requiert des électrodes de formes variées. Le meilleur moyen de les produire est d'utiliser un procédé d'impression tel que la flexographie. La différence entre une pâte d'enduction d'électrodes et une encre d'imprimerie réside dans la faible tension superficielle du liant fluoré utilisé, le PVDF, qui limite le transfert de l'encre. Le PVDF a été mélangé à un second polymère afin d'augmenter la contribution polaire de l'énergie de surface du liant. Le comportement des mélanges de polymères a été étudié à l'aide des théories de Flory-Huggins et un liant stable, basé sur un mélange PVDF/PVA (alcool polyvinylique), a permis de conférer à l'encre un bon transfert sur une unité d'impression flexographique, avec des épaisseurs d'encre sèche proches de 80 !-lm en quatre passages. De plus, des électrodes très performantes fabriquées par enduction ont été réalisées avec le nouveau liant et il a été décidé de le breveter.

Demand of specifically designed rechargeable battery in various applications requires patterned electrodes. The best way for manufacture patterned electrodes is the use of printing techniques like flexography. The main difference, between a printing ink and an electrode coating paste. Is the low surface tension of the electrode coating paste containing a polyvinylidène-fluoride binder (PVDF), which limit the ink transfer. PVDF was blended with another pol ymer in order to increase the polar contribution of the binder surface tension. Behaviour of pol ymer blends was studied using the Flory-Huggins theory and a stable polymerie binder based on a PVDF/PVA (polyvinyl alcohol) blend has been found to confer a good ink transfer on a flexographic printing unit, with layers thicknesses closed to 80 IJm with four printing groups. Moreover, very high efficiency coated electrodes have been performed with the new binder and it has been decided to patent it.