TITRE : Procédé de fabrication d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère

[Domaine technique]

L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une cellule électrochimique de batterie, ainsi qu'à une installation associée pour la fabrication d'une cellule électrochimique de batterie.

L'invention trouve une application favorite pour la fabrication de cellules électrochimiques de batterie à matrice polymère, qui peuvent être utilisées, à titre non limitatif, dans des domaines aussi variés que les appareils portatifs électriques tels que des outillages et des équipements de communication, des véhicules électriques, qu'ils soient roulant, volant ou flottant, ou encore des installations stationnaires de stockage d'énergie électrique.

[Etat de la technique]

De manière connue, une cellule électrochimique de batterie comprend une électrode d'anode et une électrode de cathode séparées par un film séparateur isolant électrique, et pourvues respectivement d'un collecteur de courant d'anode et d'un collecteur de courant de cathode.

Pour fabriquer une telle cellule électrochimique, et en particulier une cellule électrochimique à électrolyte liquide, il est connu d'employer une enceinte étanche pour contenir un électrolyte liquide qui assure une conduction ionique entre l'électrode d'anode et l'électrode de cathode ainsi qu'au sein de chacune de ces deux électrodes. Les inconvénients majeurs résident dans la réalisation et le scellement de l'enceinte, ainsi que dans le remplissage de celle-ci en électrolyte liquide et dans les risques ultérieurs de fuite susceptibles de causer des incidents tels que des inflammations, des explosions et des pollutions environnementales.

Il existe donc un besoin d'avoir un procédé de fabrication qui soit fiable, industrialisable et économique.

Le document WO2022/013741 propose ainsi un procédé de fabrication qui met en œuvre la fabrication d'une demi-cellule d'anode par solidification d'une couche de cathode pâteuse comprenant un premier mélange électrolyte réticulable sous un rayonnement, puis la fabrication d'une demi-cellule d'anode par solidification d'une couche d'anode pâteuse comprenant un second mélange électrolyte réticulable sous un rayonnement. L'assemblage de ces deux demi-cellules est réalisé après les avoir soumises préalablement chacune à au moins un rayonnement pour l'amorçage de leurs réticulations, tout en interposant une couche de séparation et avant achèvement de leurs réticulations, assurant postérieurement la solidification de la cellule.

Bien que les demi-cellules et la couche de séparation soient assemblées avant solidification complète, ce procédé ne procure pas une cohésion de surface optimisée, entre la couche de séparation et chacune des deux demi-cellules, à cause principalement des effets de surface des mélanges électrolyte réticulables qui ont commencé à solidifier/réticuler de façon non homogène entre elles, de sorte que la conductivité ionique de la cellule en pâtit. L'homogénéité de la réticulation est accentuée par les caractéristiques de la couche à réticuler (épaisseur, densité des constituants, couleur, présence de corps opaques au rayonnement) rendant ce procédé peu adapté aux cellules électrochimiques de forte épaisseur et nécessitant plusieurs étapes de dépôt de couches minces suivies d'une exposition au rayonnement pour amorcer convenablement la réticulation de la couche mince.

[Résumé de l'invention]

Un but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une cellule électrochimique de batterie qui soit à la fois économique et exploitable à échelle industrielle, et qui procure des résultats améliorés en termes de conductivité ionique, de conduction électronique et qui soit adapté à des cellules de fortes épaisseurs.

A cette fin, l'invention propose un procédé de fabrication d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère, comprenant les étapes suivantes :

- une première étape de recouvrement au cours de laquelle un film collecteur de courant d'anode est recouvert ou imprégné d'un mélange d'anode qui est dans un état pâteux ou semi-liquide et qui contient au moins une matière active d'anode dispersée dans un premier électrolyte liquide réticulable contenant une première composition réticulable, de sorte à former une électrode d'anode ;

- une seconde étape de recouvrement au cours de laquelle un film collecteur de courant de cathode est recouvert ou imprégné d'un mélange de cathode qui est dans un état pâteux ou semi-liquide et qui contient au moins une matière active de cathode dispersée dans un second électrolyte liquide réticulable contenant une seconde composition réticulable, de sorte à former une électrode de cathode ;

- une troisième étape d'imprégnation au cours de laquelle un film séparateur, isolant électrique et poreux, est imprégné d'un troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable contenant une troisième composition réticulable, de sorte à former un film séparateur préimprégné ;

- une étape d'empilement au cours de laquelle l'électrode d'anode et l'électrode de cathode sont empilées l'une contre l'autre, en interposant le film séparateur préimprégné, entre l'électrode d'anode et l'électrode de cathode, de sorte à former un empilement ;

- une étape de solidification, après l'étape d'empilement, au cours de laquelle l'empilement est exposé à au moins un faisceau d'électrons afin que le premier électrolyte liquide réticulable, le second électrolyte liquide réticulable et le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable solidifient en masse à la fois dans l'électrode d'anode, l'électrode de cathode et le film séparateur, formant ainsi la cellule électrochimique à matrice polymère.

Ainsi, l'invention propose de produire deux demi-cellules à matrice polymère, qui sont formées respectivement de l'électrode d'anode obtenue à l'issue de la première étape de recouvrement et de l'électrode de cathode obtenue à l'issue de la seconde étape de recouvrement, puis de les assembler avec interposition du film séparateur (qui isole électriquement les deux demi-cellules), ce qui va permettre d'obtenir une cohésion surfacique optimale entre le film séparateur et chacune des deux demi-cellules. En effet, comme le mélange d'anode et le mélange de cathode sont encore à l'état pâteux ou semi-liquide et que la réticulation des premier et second électrolytes liquides réticulables n'a pas encore commencé (autrement dit la solidification du mélange d'anode et du mélange de cathode n'a pas encore commencé), ces premier et second électrolytes liquides réticulables vont pouvoir s'insérer intimement dans les pores/trous du film séparateur, lui-même imprégné du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable, durant l'étape d'empilement et le cas échéant dans les pores/trous des films collecteurs de courant, avant la solidification (parfois aussi appelé gélification) qui ne sera initiée qu'après l'étape d'empilement, qui formera alors une matrice polymère continue dans l'ensemble de l'empilement à l'issue de l'étape de solidification.

En d'autres termes, l'étape d'empilement, avant l'étape de solidification, favorise l'interpénétration des premier et second électrolytes liquides réticulables, à la fois dans le film séparateur et le cas échéant dans les films collecteurs de courant, pour obtenir une matrice polymère dans l'ensemble de l'empilement après réticulation, favorisant d'une part la conductivité ionique entre les deux électrodes et d'autre part la conductivité électronique entre chaque électrode et son collecteur de courant respectif, autorisant ainsi des cycles de charge et de décharge ultérieurs de la cellule finale.

Il est bien clair que les dimensions des pores/trous du film séparateur sont telles que les matières actives et les charges conductrices d'électrons ne peuvent pas s'insérer à l'intérieur de ces pores/trous du film séparateur ; ce film séparateur devant demeurer une couche isolante électriquement, tout en permettant la conduction ionique à travers lui.

De plus, la troisième étape d'imprégnation est avantageuse pour augmenter l'interpénétration et la cohésion surfacique entre le film séparateur et chacune des deux demi-cellules, avant solidification. Dans le cas où le mélange d'anode et le mélange de cathode contiennent des charges conductrices d'électrons (ainsi que décrit ultérieurement), cela permet aussi de renforcer l'isolation électrique au niveau du film séparateur en évitant que des charges conductrices d'électrons du mélange d'anode (et donc au final de l'électrode d'anode) ne rentrent en contact avec des charges conductrices d'électrons du mélange de cathode (et donc au final de l'électrode de cathode).

Et enfin, l'étape de solidification, sous exposition à au moins un faisceau d'électrons, va permettre une solidification homogène en masse en structurant la matrice polymère sur toute l'épaisseur de l'empilement, pour former la cellule électrochimique à matrice polymère qui sera certes solide, mais qui aura des propriétés équivalentes, ou du moins proches, de celles des cellules à électrolyte liquide. En effet, ce procédé va permettre l'obtention d'un empilement à matrice polymère comprenant en son sein des domaines ou ilôts liquides interconnectés, de dimensions nanométriques ou micrométriques, fortement échangeurs d'ions entre les électrodes d'anode et de cathode, et contenant le cas échéant des charges conductrices d'électrons enveloppées au sein de la matrice polymère pour assurer la conduction électronique dans les électrodes vers leurs collecteurs de courant respectifs.

Avec ce procédé, la cellule obtenue à la fin (ou cellule électrochimique finale) pourra être sectionnée aux dimensions voulues, permettant ainsi d'obtenir une pluralité de cellules électrochimiques qui pourront être assemblées en série, en parallèle, en série/parallèle, par exemple par simple superposition des faces externes conductrices des films collecteurs de courant, pour constituer des batteries multi- cellules.

Selon une variante, le mélange d'anode et le mélange de cathode sont des mélanges pâteux ou semi-liquide ayant chacun par exemple une viscosité comprise entre 10000 et 30000 cps (Centipoises).

Selon une possibilité, le premier électrolyte liquide réticulable et le second électrolyte liquide réticulable ne contiennent aucune charge conductrice d'électrons.

Selon une caractéristique, la première composition réticulable, la seconde composition réticulable et la troisième composition réticulable sont analogues. Il est en effet avantageux d'employer des compositions réticulables analogues (et par exemple identiques) pour les deux demi-cellules et le film séparateur, pour favoriser la conduction ionique dans la zone d'interfaçage avec le film séparateur.

Selon une possibilité, la première composition réticulable, la seconde composition réticulable et la troisième composition réticulable comprennent respectivement un premier mélange monomère ou prépolymère, un second mélange monomère ou prépolymère et un troisième mélange monomère ou prépolymère, qui comprennent chacun des monomères ou des prépolymères ou une combinaison de monomères et de prépolymères, où les monomères ou les prépolymères comprennent des fonctions de réticulation pour la solidification du mélange d'anode, du mélange de cathode et du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable lors de l'exposition à l'au moins un faisceau d'électrons.

Avantageusement, la première composition réticulable et la seconde composition réticulable sont chacune sans additif amorceur de réticulation.

L'absence de tels additifs permet en effet de limiter la présence de matières inactives et donc d'augmenter la densité d'énergie massique de la cellule.

Selon une autre possibilité, les fonctions de réticulation sont choisies parmi des fonctions acrylate, méthacrylate, vinyle, styrène, iso-cyanate, acrylamide et méthacrylamide.

Bien entendu, l'invention ne saurait être limitée à de telles fonctions, mais celles-ci ont l'avantage d'être efficaces.

Selon une autre possibilité, la première composition réticulable présente un pourcentage massique dans le mélange d'anode, qui est compris entre 2 et 20 %, et par exemple entre 3 et 7 %, et la seconde composition réticulable présente un pourcentage massique dans le mélange de cathode, qui est compris entre 2 et 20 %, et par exemple entre 3 et 7 %.

Dans une réalisation particulière, la première étape de recouvrement met en œuvre un dépôt ou une imprégnation rouleau à rouleau du mélange d'anode sur le film collecteur de courant d'anode de sorte que l'électrode d'anode forme une première bande continue, la seconde étape de recouvrement met en œuvre un dépôt ou une imprégnation rouleau à rouleau du mélange de cathode sur le film collecteur de courant de cathode de sorte que l'électrode de cathode forme une seconde bande continue, et la troisième étape d'imprégnation met en œuvre une imprégnation en continu du film séparateur avec le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable de sorte que le film séparateur préimprégné forme une troisième bande continue qui est intercalée entre la première bande continue et la seconde bande continue lors de l'étape d'empilement.

La technique de dépôt ou d'imprégnation rouleau à rouleau est particulièrement avantageuse pour une mise en œuvre à échelle industrielle, car à la fois économique et rapide, ce qui va aussi permettre un empilement en continu des trois bandes.

Il est par ailleurs précisé que le troisième électrolyte liquide ou semi- liquide réticula ble ne contient aucune charge conductrice d'électrons.

Selon une possibilité, la troisième composition réticulable est sans additif amorceur de réticulation.

Avantageusement la troisième composition réticulable est identique à la première composition réticulable et à la seconde composition réticulable.

Ainsi, il suffit de ne préparer qu'une seule composition réticulable qui sera employée dans les premier, deuxième et troisième électrolytes liquides réticulables.

Encore avantageusement, à la troisième étape d'imprégnation, le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable est imprégné dans la totalité du volume du film séparateur, pour favoriser la cohésion avec l'électrode d'anode et l'électrode de cathode plaquées sur deux faces opposées du film séparateur.

Selon une autre possibilité, le film séparateur est déroulé en continu d'une troisième bobine et imprégné en continu du troisième électrolyte liquide ou semi- liquide réticulable pour former la troisième bande continue.

Dans une variante non couverte par les revendications, le film séparateur peut ne pas être préimprégné d'un tel troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable, pour être directement et tel quel intercalé entre les deux demi-cellules (autrement dit entre l'électrode d'anode et l'électrode de cathode) ; dans ce cas le film séparateur peut par exemple se présenter sous la forme d'un tissu fin grillagé en polymère isolant électrique.

Dans une réalisation avantageuse, l'étape d'empilement met en œuvre une compression de l'empilement avant de l'exposer à l'au moins un faisceau d'électrons.

La compression de l'empilement favorise le contact surfacique intime entre les couches, successivement l'électrode d'anode, le film séparateur et l'électrode de cathode, et également le contrôle de son épaisseur.

Cette compression de l'empilement peut par exemple être réalisée par un laminage continu ou par une presse, telle qu'une presse hydraulique ou mécanique. Avantageusement, la compression de l'empilement est réalisée par compression continue, entre deux rouleaux de laminage de la première bande continue, la troisième bande continue et la seconde bande continue.

En effet, une telle compression par laminage continu favorise la productivité, tout en permettant un contrôle précis de l'épaisseur de l'empilement avant solidification.

Selon une réalisation particulière, le procédé comprend une étape finale de compression au cours de laquelle l'empilement est comprimé, par exemple par un laminage continu ou par une presse, après avoir été exposé à l'au moins un faisceau d'électrons.

Selon une caractéristique, la matière active d'anode comporte des particules de matière active d'anode ayant des dimensions maximales comprises entre 0,5 et 200 micromètres, et par exemple entre 1 et 20 micromètres, et la matière active de cathode comporte des particules de matière active de cathode ayant des dimensions maximales comprises entre 0,5 et 200 micromètres, et par exemple entre 1 et 20 micromètres.

Selon une autre caractéristique, les particules de matière active d'anode et les particules de matière active de cathode sont des particules de forme sphérique ou sensiblement sphérique.

Une telle forme sphérique, ou sensiblement sphérique, est avantageuse pour avoir des mélanges d'anode et de cathode qui soient homogènes et qui permettent ainsi de bien répartir les particules actives avant la réticulation en masse, ce qui est favorable à la conduction ionique.

Dans un mode de réalisation particulier, le mélange d'anode contient des premières charges conductrices d'électrons dispersées dans le premier électrolyte liquide réticulable, et le mélange de cathode contient des secondes charges conductrices d'électrons dispersées dans le second électrolyte liquide réticulable.

Selon une possibilité, les premières charges conductrices d'électrons et les secondes charges conductrices d'électrons sont des charges ayant au moins une dimension nanométrique comprise entre 1 et 200 nanomètres.

Selon une autre possibilité, les premières charges conductrices d'électrons et les secondes charges conductrices d'électrons sont :

- des charges carbonées choisies parmi du noir de carbone, des nanofibres de carbone, des nanofibres de carbone revêtues de nitrure de titane, des nanotubes de carbone, des poudres de graphène, et des poudres d'oxyde de graphène ; ou

- des charges non carbonées choisies parmi des fibres métalliques, des poudres métalliques telles que des poudres de fluorure de carbone, des poudres d'aluminium, ou de nickel, des oxydes métalliques conducteurs, des polymères conducteurs, et des poudres céramiques conductrices.

Selon une variante, les premières charges conductrices d'électrons et les secondes charges conductrices d'électrons présentent des pourcentages massiques dans le mélange d'anode et le mélange de cathode respectifs, qui sont compris entre 0,1 et 10 %, et par exemple entre 0,5 et 5 %.

Selon une variante, le premier électrolyte liquide réticulable et le second électrolyte liquide réticulable comprennent chacun au moins un sel de lithium ou de sodium dissous dans au moins un solvant liquide.

De même, le troisième électrolyte liquide réticulable peut comprendre au moins un sel de lithium ou de sodium dissous dans au moins un solvant liquide.

Avantageusement, le premier électrolyte liquide réticulable et le second électrolyte liquide réticulable comprennent chacun au moins un tensioactif avec un pourcentage massique compris entre 1 et 5 %, et par exemple entre 2 et 4 %.

Un tel tensioactif favorise l'enveloppement des charges conductrices d'électrons par les monomères ou prépolymères réticulés, ce qui est avantageux pour améliorer la sécurité et empêcher la formation de dendrites.

De même, le troisième électrolyte liquide réticulable peut comprendre au moins un tensioactif avec un pourcentage massique compris entre 1 et 5 %, et par exemple entre 2 et 4 %.

Selon une caractéristique, la première étape de recouvrement met en œuvre un déroulement du film collecteur de courant d'anode, qui est préalablement enroulé sur une première bobine ; et le recouvrement ou l'imprégnation du film collecteur de courant d'anode par le mélange d'anode, au fur et à mesure de son déroulement.

Selon une autre caractéristique, la seconde étape de recouvrement met en œuvre un déroulement du film collecteur de courant de cathode, qui est préalablement enroulé sur une seconde bobine ; et le recouvrement ou l'imprégnation du film collecteur de courant de cathode par le mélange de cathode, au fur et à mesure de son déroulement.

Dans une réalisation avantageuse, la première étape de recouvrement comprend une première étape de calibrage d'épaisseur qui consiste en un ajustement mécanique d'une épaisseur, dite première épaisseur, l'électrode d'anode avant l'étape d'empilement. De cette manière, cette première épaisseur est maîtrisée, ce qui favorise la maîtrise de l'épaisseur de la cellule finale. Par ailleurs, ce calibrage permet d'évacuer l'éventuel surplus de mélange d'anode déposé (ou surplus de premier électrolyte liquide réticulable), qui s'évacuera par exemple au moins en partie par les parties latérales de l'électrode d'anode et/ou le cas échéant par les pores/trous du film collecteur de courant d'anode.

Avantageusement, la première épaisseur est ajustée à une valeur comprise entre 10 et 1000 micromètres, et par exemple entre 30 et 500 micromètres.

Dans une réalisation particulière, la première étape de calibrage d'épaisseur est mise en œuvre par une compression de l'électrode d'anode, avant l'étape d'empilement.

Selon une possibilité, l'électrode d'anode est comprimée par un laminage continu entre deux rouleaux de laminage comprenant un premier rouleau d'entrée et un premier rouleau de sortie.

Selon une autre possibilité, le film collecteur de courant d'anode est acheminé continûment en entrée sur le premier rouleau d'entrée, et le mélange d'anode est déposé pour recouvrir ou imprégner ledit film collecteur de courant d'anode au niveau de ce premier rouleau d'entrée pour former l'électrode d'anode, cette électrode d'anode étant acheminée continûment entre le premier rouleau d'entrée et le premier rouleau de sortie pour être comprimée et ensuite acheminée en sortie hors du premier rouleau de sortie.

Dans une réalisation avantageuse, la seconde étape de recouvrement comprend une seconde étape de calibrage d'épaisseur qui consiste en un ajustement mécanique d'une épaisseur, dite seconde épaisseur, de l'électrode de cathode.

De cette manière, cette seconde épaisseur est maîtrisée, ce qui favorise la maîtrise de l'épaisseur de la cellule finale. Par ailleurs, ce calibrage permet d'évacuer l'éventuel surplus de mélange de cathode déposé (ou surplus de second électrolyte liquide réticulable), qui s'évacuera par exemple au moins en partie par les parties latérales de l'électrode de cathode et/ou le cas échéant par les pores/trous du film collecteur de courant de cathode.

Avantageusement, la seconde épaisseur est ajustée à une valeur comprise entre 10 et 1000 micromètres, et par exemple entre 30 et 500 micromètres.

Dans une réalisation particulière, la seconde étape de calibrage d'épaisseur est mise en œuvre par une compression de l'électrode de cathode, avant l'étape d'empilement. Selon une possibilité, l'électrode de cathode est comprimée par un laminage continu entre deux rouleaux de laminage comprenant un second rouleau d'entrée et un second rouleau de sortie.

Selon une autre possibilité, le film collecteur de courant de cathode est acheminé continûment en entrée sur le second rouleau d'entrée, et le mélange de cathode est déposé pour recouvrir ou imprégner ledit film collecteur de courant de cathode au niveau de ce second rouleau d'entrée pour former l'électrode de cathode, cette électrode de cathode étant acheminée continûment entre le second rouleau d'entrée et le second rouleau de sortie pour être comprimée et ensuite acheminée en sortie hors du second rouleau de sortie.

Selon une variante, lors de l'étape de solidification, l'empilement est exposé à l'au moins un faisceau d'électrons qui comprend :

- un unique faisceau d'électrons faisant face à l'une de l'électrode d'anode ou de l'électrode de cathode, ou

- deux faisceaux d'électrons faisant face à respectivement à l'électrode d'anode et à l'électrode de cathode.

Pour parvenir à une solidification complète de l'empilement de la cellule électrochimique constituée, le nombre de faisceaux dépendra de l'épaisseur et de la densité massique de chacune des bandes constituantes de l'empilement, de la dose d'irradiation émise par chacun des faisceaux et de la vitesse de défilement de l'empilement devant le(s) faisceau(x) d'électrons.

Selon une caractéristique, l'au moins un faisceau d'électrons présente une caractéristique de dose d'irradiation comprise entre 10 et 100 kGy, et par exemple entre 50 et 80 kGy.

Selon une autre caractéristique, l'au moins un faisceau d'électrons présente une caractéristique de tension d'accélération comprise entre 100 keV et 1 MeV.

Selon encore une autre caractéristique, une vitesse de défilement de l'empilement présente une caractéristique de vitesse comprise entre 1 et 500 m/min, et par exemple entre 1 et 30m/min.

Selon une variante, l'un au moins du film collecteur de courant d'anode et du film collecteur de courant de cathode est choisi parmi :

- un film laminé métallique, par exemple en cuivre ou en aluminium, muni de perforations ;

- un film poreux composite métallique à base de polymère(s) et de fibres métalliques assemblés pour former un tissu non tissé ; - un film poreux composite carboné à base de polymère(s) et de fibres de carbone assemblés pour former un tissu non tissé, les fibres de carbone ayant fait éventuellement (donc non obligatoirement) l'objet d'un prétraitement pour améliorer leurs conductivités électroniques et thermiques ;

- un film poreux à base de fibres de carbone assemblées pour former un tissu non tissé, les fibres de carbone ayant fait éventuellement (donc non obligatoirement) l'objet d'un prétraitement pour améliorer leurs conductivités électroniques et thermiques.

Il est à noter que lorsque le film collecteur de courant d'anode est un film laminé métallique, la première étape de recouvrement met en œuvre le recouvrement de ce film laminé métallique par le mélange d'anode. De même, que lorsque le film collecteur de courant de cathode est un film laminé métallique, la seconde étape de recouvrement met en œuvre le recouvrement de ce film laminé métallique par le mélange de cathode.

Lorsque le film collecteur de courant d'anode est un film poreux, la première étape de recouvrement met en œuvre l'imprégnation de ce film poreux par le mélange d'anode. De même, que lorsque le film collecteur de courant de cathode est un film poreux, la seconde étape de recouvrement met en œuvre l'imprégnation de ce film poreux par le mélange de cathode.

Selon une possibilité, les perforations du film laminé métallique ont des dimensions maximales comprises entre 0,5 et 2 millimètres et sont réparties avec une densité comprise entre 2 et 10 perforations par cm2.

Selon une autre possibilité, le prétraitement comprend un dépôt sur les fibres de carbone d'une couche de prétraitement à base de nitrure de titane ou de carbure de titane ou de nitrure et carbure de titane, ladite couche de prétraitement présentant une épaisseur comprise entre 100 et 1000 nanomètres.

Dans un mode de réalisation, le film collecteur de courant d'anode comprend une face interne d'anode sur laquelle est déposé ou imprégné le mélange d'anode lors de la première étape de recouvrement, et une face externe d'anode, opposée à la face interne d'anode, où ladite face externe d'anode est recouverte ou imprégnée au préalable d'une couche de vernis conducteur qui est étanche et électriquement conductrice ; et le film collecteur de courant de cathode comprend une face interne de cathode sur laquelle est déposé ou imprégné le mélange de cathode lors de la seconde étape de recouvrement, et une face externe de cathode, opposée à la face interne de cathode, où ladite face externe de cathode est recouverte ou imprégnée au préalable d'une autre couche de vernis conducteur qui est étanche et électriquement conductrice. Ces deux couches de vernis conducteur assureront au moins en partie l'étanchéité de la cellule ; le but technique pour une telle étanchéité étant d'empêcher une entrée d'humidité et de l'air dans la cellule électrochimique, ainsi que l'évaporation des solvants des électrolytes liquides. Ces deux couches de vernis conducteur pourront par exemple durcir lors de l'exposition à l'au moins un faisceau d'électrons durant l'étape de solidification (de la cellule électrochimique), ou bien être durcies avant les étapes de recouvrement.

Selon une caractéristique, la couche de vernis conducteur et l'autre couche de vernis conducteur présentent chacune une épaisseur inférieure ou égale à 30 micromètres, par exemple comprise entre 5 et 30 micromètres.

Avantageusement, la première étape de recouvrement et la seconde étape de recouvrement sont réalisées en parallèle.

Dans une réalisation avantageuse, l'empilement présente deux chants longitudinaux opposés, et le procédé de fabrication comprend une étape de pose de vernis isolant électrique, après l'étape d'empilement et avant l'étape de solidification, lors de laquelle deux couches de vernis isolant électrique, étanche et isolant électriquement, sont déposées respectivement sur les deux chants longitudinaux opposés de l'empilement.

Ces deux couches de vernis isolant électrique participeront à l'étanchéité de la cellule.

Avantageusement, les deux couches de vernis isolant électrique durcissent lors de l'exposition à l'au moins un faisceau d'électrons durant l'étape de solidification.

Ainsi, ce vernis isolant électrique comprend des monomères ou des prépolymères ou une combinaison de monomères et de prépolymères, où les monomères ou les prépolymères comprennent des fonctions de réticulation pour la solidification lors de l'exposition à l'au moins un faisceau d'électrons.

De manière avantageuse, le film collecteur de courant d'anode présente deux bords longitudinaux opposés définissant entre eux une largeur du film collecteur de courant d'anode, et le mélange d'anode est déposé pour recouvrir ou imprégner ledit film collecteur de courant d'anode, lors de la première étape de recouvrement, pour former une bande ayant une largeur inférieure à la largeur du film collecteur de courant d'anode, laissant ainsi les deux bords longitudinaux du film collecteur de courant d'anode non recouverts et non imprégnés du mélange d'anode, le film collecteur de courant de cathode présente deux bords longitudinaux opposés définissant entre eux une largeur du film collecteur de courant de cathode, et le mélange de cathode est déposé pour recouvrir ou imprégner ledit film collecteur de courant de cathode, lors de la seconde étape de recouvrement, pour former une bande ayant une largeur inférieure à la largeur du film collecteur de courant de cathode, laissant ainsi les deux bords longitudinaux du film collecteur de courant de cathode non recouverts et non imprégnés du mélange de cathode, de sorte que les deux chants longitudinaux opposés de l'empilement sont dépourvus du mélange d'anode et du mélange de cathode avant l'étape de pose du vernis isolant électrique.

Selon une variante, la matière active d'anode est choisie parmi des matières d'anode, utilisées seules ou en combinaison, à base de :

- carbone, comme par exemple du graphite,

- silicium,

- silicium carboné ou silicium lithié,

- métaux de transition ou alliages de métaux de transition,

- matériaux composites alliant des métaux de transition et du carbone,

- lithium-métal,

- sodium-métal,

- titanate de lithium,

- aluminium, ou magnésium, ou étain, ou zinc.

Selon une autre variante, la matière active de cathode est choisie parmi des matières de cathode, utilisées seules ou en combinaison, à base de :

- Nickel Manganèse Cobalt lithié,

- Nickel Cobalt Aluminium lithié,

- Fer Phosphate lithié,

- Lithium Cobalt Oxyde lithié,

- Manganèse Oxyde lithié,

- composite soufre-carboné en présence d'une matière d'anode lithiée,

- sulfure de lithium,

- alliage de sodium, comme par exemple avec du Na3V2(PO4)2F3.

Dans un mode de réalisation, la première étape de recouvrement, la seconde étape de recouvrement, l'étape d'empilement et l'étape de solidification se font en atmosphère anhydre, et par exemple en atmosphère d'argon ou de dioxyde de carbone.

Cette atmosphère est avantageuse pour la sécurité du procédé.

L'invention se rapporte également à une installation de fabrication d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère, comprenant les postes suivants : - un premier poste de recouvrement comprenant un premier distributeur d'un film collecteur de courant d'anode, un premier réservoir contenant un mélange d'anode qui est dans un état pâteux ou semi-liquide et qui contient au moins une matière active d'anode dispersée dans un premier électrolyte liquide réticulable contenant une première composition réticulable, et une première unité de recouvrement pour recouvrir ou imprégner le film collecteur de courant d'anode avec le mélange d'anode de sorte à former une électrode d'anode ;

- un second poste de recouvrement comprenant un second distributeur d'un film collecteur de courant de cathode, un second réservoir contenant un mélange de cathode qui est dans un état pâteux ou semi-liquide et qui contient au moins une matière active de cathode dispersée dans un second électrolyte liquide réticulable contenant une seconde composition réticulable, et une seconde unité de recouvrement pour recouvrir ou imprégner le film collecteur de courant de cathode avec le mélange de cathode de sorte à former une électrode de cathode ;

- un troisième poste d'imprégnation comprenant un troisième distributeur d'un film séparateur, isolant électrique et poreux, et une unité d'imprégnation pour imprégner le film séparateur d'un troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable de sorte à former un film séparateur préimprégné ;

- un poste d'empilement pour empiler l'électrode d'anode et l'électrode de cathode, avec une interposition du film séparateur préimprégné entre l'électrode d'anode et l'électrode de cathode, pour former un empilement ;

- un poste de solidification, en sortie du poste d'empilement, comprenant au moins un générateur de faisceau d'électrons pour exposer ledit empilement à au moins un faisceau d'électrons afin que le premier électrolyte liquide réticulable, le second électrolyte liquide réticulable et le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable solidifient en masse à la fois dans l'électrode d'anode, l'électrode de cathode et le film séparateur, formant ainsi la cellule électrochimique à matrice polymère.

Cette installation peut également présenter tout ou partie des caractéristiques associées au procédé décrit précédemment.

[Brève description des figures]

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :

[Fig 1] est une vue schématique d'une installation de fabrication selon un exemple de réalisation de l'invention, adaptée pour la mise en œuvre d'un procédé de fabrication, selon l'invention, d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère ;

[Fig 2] est une vue schématique de la première unité de recouvrement de l'installation de la Figure 1, pour recouvrir ou imprégner un film collecteur de courant d'anode avec un mélange d'anode et former une électrode d'anode ;

[Fig 3] est une vue schématique de la seconde unité de recouvrement de l'installation de la Figure 1, pour recouvrir ou imprégner un film collecteur de courant de cathode avec un mélange de cathode et former une électrode de cathode ;

[Fig 4] est une vue schématique de l'unité d'imprégnation du troisième poste d'imprégnation, et du poste d'empilement de l'installation de la Figure 1, pour empiler l'électrode d'anode et l'électrode de cathode, avec une interposition du film séparateur préimprégné ;

[Fig 5] est une vue schématique de dessus d'un film collecteur de courant d'anode partiellement recouvert du mélange d'anode dans la première unité de recouvrement ;

[Fig 6] est une vue schématique de dessus d'un film collecteur de courant de cathode partiellement recouvert du mélange de cathode dans la seconde unité de recouvrement ;

[Fig 7] est une vue schématique en coupe d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère obtenue à la sortie de l'installation ;

[Fig 8] est une vue schématique en coupe d'une variante d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère ;

[Fig 9] est une vue schématique d'un enrouleur à bobine, qui vient à la suite de l'installation de la Figure 1 pour former une bobine de cellule.

[Description détaillée d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention]

La Figure 1 illustre une installation 9 de fabrication d'une cellule électrochimique de batterie à matrice polymère 60, et ses différents postes décrits ci- après.

L'installation 9 comprend un premier poste de recouvrement 1 qui comprend un premier distributeur 10 pour la distribution d'un film collecteur de courant d'anode 81. Ce premier distributeur 10 se présente sous la forme d'un dérouleur ou dévidoir à bobine, et le film collecteur de courant d'anode 81 se présente sous la forme d'une première bobine 810 qui est déroulée du premier distributeur 10 de manière continue. Ce film collecteur de courant d'anode 81 est choisi parmi :

- un film laminé métallique, par exemple en cuivre ou en aluminium, muni de perforations, dont les dimensions maximales sont par exemple comprises entre 0,5 et 2 millimètres et qui sont réparties avec une densité comprise par exemple entre 2 et 10 perforations par cm2 ;

- un film poreux composite métallique à base de polymère(s) et de fibres métalliques assemblés pour former un tissu non tissé ;

- un film poreux composite carboné à base de polymère(s) et de fibres de carbone assemblés pour former un tissu non tissé, les fibres de carbone ayant fait éventuellement l'objet d'un prétraitement pour améliorer leurs conductivités électroniques et thermiques ;

- un film poreux à base de fibres de carbone assemblées pour former un tissu non tissé, les fibres de carbone ayant fait éventuellement l'objet d'un prétraitement pour améliorer leurs conductivités électroniques et thermiques.

Ce prétraitement des fibres de carbone consiste par exemple en un dépôt sur les fibres de carbone d'une couche de prétraitement à base de nitrure de titane ou de carbure de titane ou de nitrure et carbure de titane, cette couche de prétraitement présentant par exemple une épaisseur comprise entre 100 et 1000 nanomètres.

Le film collecteur de courant d'anode 81 présente une face interne et une face externe opposées. Selon une possibilité, la face externe du film collecteur de courant d'anode 81 est recouverte ou imprégnée au préalable d'une couche de vernis conducteur 66 (voir la Figure 8) qui est étanche et électriquement conductrice. Cette couche de vernis conducteur 66 présente par exemple une épaisseur inférieure ou égale à 30 micromètres, par exemple comprise entre 5 et 30 micromètres.

Le premier poste de recouvrement 1 comprend également un premier réservoir 11 contenant un mélange d'anode 82 qui est dans un état pâteux ou semi- liquide (avec par exemple une viscosité comprise entre 10000 et 30000 cps) et qui contient au moins une matière active d'anode et des premières charges conductrices d'électrons dispersées dans un premier électrolyte liquide réticulable contenant une première composition réticulable.

Ce premier réservoir 11 est un réservoir étanche et en atmosphère anhydre, et par exemple en atmosphère d'un gaz inerte comme par exemple de l'argon ou du dioxyde de carbone. Ce premier réservoir 11 est avantageusement équipé d'un mélangeur ou agitateur mécanique 110 pour homogénéiser le mélange d'anode 82.

Selon une possibilité, la première composition réticulable présente un pourcentage massique dans le mélange d'anode 82, qui est compris entre 2 et 20 %, et par exemple entre 3 et 7 %. Cette première composition réticulable comprend un premier mélange monomère ou prépolymère, qui comprend des monomères ou des prépolymères ou une combinaison de monomères et de prépolymères, où les monomères ou les prépolymères comprennent des fonctions de réticulation pour une réticulation du premier électrolyte liquide réticulable (et donc une solidification du mélange d'anode 82) lors d'une exposition à un faisceau d'électrons. Ces fonctions de réticulation sont par exemple choisies parmi des fonctions acrylate, méthacrylate, vinyle, styrène, iso-cyanate, acrylamide et méthacrylamide.

Selon une possibilité, les premières charges conductrices d'électrons présentent un pourcentage massique dans le mélange d'anode 82, qui est compris entre 0,1 et 10 %, et par exemple entre 0,5 et 5 %. Ces premières charges conductrices d'électrons sont avantageusement des charges ayant au moins une dimension nanométrique comprise entre 1 et 200 nanomètres, et sont :

- soit des charges carbonées choisies parmi du noir de carbone, des nanofibres de carbone, des nanofibres de carbone revêtues de nitrure de titane, des nanotubes de carbone, des poudres de graphène, et des poudres d'oxyde de graphène ;

- soit des charges non carbonées choisies parmi des fibres métalliques, des poudres métalliques telles que des poudres de fluorure de carbone, des poudres d'aluminium, ou de nickel, des oxydes métalliques conducteurs, des polymères conducteurs, et des poudres céramiques conductrices.

Selon une autre possibilité, le premier électrolyte liquide réticulable comprend au moins un sel de lithium ou de sodium dissous dans au moins un solvant liquide. Il est envisageable que le premier électrolyte liquide réticulable comprenne un tensioactif avec un pourcentage massique compris entre 1 et 5 %, et par exemple entre 2 et 4 %.

Selon une autre possibilité, la matière active d'anode comporte des particules de matière active d'anode ayant des dimensions maximales comprises entre 0,5 et 200 micromètres, et par exemple entre 1 et 20 micromètres. Ces particules de matière active d'anode sont avantageusement des particules de forme sphérique ou sensiblement sphérique. Cette matière active d'anode est choisie parmi des matières d'anode, utilisées seules ou en combinaison, à base de :

- carbone, comme par exemple du graphite,

- silicium,

- silicium carboné ou silicium lithié,

- métaux de transition ou alliages de métaux de transition,

- matériaux composites alliant des métaux de transition et du carbone, - lithium-métal,

- sodium-métal,

- titanate de lithium,

- aluminium, ou magnésium, ou étain, ou zinc.

Le premier poste de recouvrement 1 comprend en outre une première unité de recouvrement 12 pour recouvrir ou imprégner le film collecteur de courant d'anode 81, et plus spécifiquement sa face interne, avec le mélange d'anode 82 de sorte à former une électrode d'anode 83 comprenant le film collecteur de courant d'anode 81 au moins partiellement imprégné du premier électrolyte liquide réticulable et une couche du mélange d'anode 82.

Le premier poste de recouvrement 1 met ainsi en œuvre :

- un déroulement du film collecteur de courant d'anode 81, qui est préalablement enroulé sur la première bobine 810 sur le premier distributeur 10 ; et

- le recouvrement ou l'imprégnation, au niveau de la première unité de recouvrement 12, du film collecteur de courant d'anode 81 par le mélange d'anode 82, au fur et à mesure de son déroulement ; l'alimentation du mélange d'anode 82 provenant du premier réservoir 11 via une conduite 111.

Cette première unité de recouvrement 12 met en œuvre un dépôt ou une imprégnation rouleau à rouleau du mélange d'anode 82 sur le film collecteur de courant d'anode 81 de sorte que l'électrode d'anode 83 forme une première bande continue, et met également en œuvre une compression de l'électrode d'anode 83 par un laminage continu entre deux rouleaux de laminage 13, 14 comprenant un premier rouleau d'entrée 13 et un premier rouleau de sortie 14. Aussi, la première unité de recouvrement 12 comprend ces deux rouleaux de laminage 13, 14.

Ainsi, le film collecteur de courant d'anode 81 est acheminé continûment en entrée sur le premier rouleau d'entrée 13, et le mélange d'anode 82 est déposé ou imprégné sur la face interne du film collecteur de courant d'anode 81 au niveau de ce premier rouleau d'entrée pour former l'électrode d'anode 83. La première unité de recouvrement 12 comprend ainsi une buse de dépôt 15 qui est en liaison fluidique avec le premier réservoir 11 au moyen de la conduite 111, et qui est disposée de manière adjacente au premier rouleau d'entrée 13 pour déposer ou imprégner du mélange d'anode 82 sur la face interne du film collecteur de courant d'anode 81.

En référence à la Figure 5, le film collecteur de courant d'anode 81 présente deux bords longitudinaux 811 opposés définissant entre eux une largeur L81 du film collecteur de courant d'anode 81 (la flèche sur cette Figure 5 illustrant la direction d'avancée ou de convoyage dans l'installation 9) et, selon une possibilité optionnelle, le mélange d'anode 82 est déposé ou imprégné sur le film collecteur de courant d'anode 81, dans la première unité de recouvrement 12, pour former une bande ayant une largeur L82 inférieure à la largeur L81 du film collecteur de courant d'anode 81, laissant ainsi les deux bords longitudinaux 811 du film collecteur de courant d'anode 81 non recouverts et non imprégnés du mélange d'anode 82. Autrement dit, le film collecteur de courant d'anode 81 présente deux bandes de bordure 812, le long de ces deux bords longitudinaux 811 respectifs, qui sont non recouvertes et non imprégnées du mélange d'anode 82.

La largeur L82 de cette bande est de préférence supérieure ou égale à 90% de la largeur L81 du film collecteur de courant d'anode 81, laissant ainsi environ 5% non recouverts sur chacune des deux bandes de bordure 812 du film collecteur de courant d'anode 81. En variante, le mélange d'anode 82 est déposé ou imprégné sur toute la largeur L81 du film collecteur de courant d'anode 81.

La première unité de recouvrement 12 comprend aussi un racloir 16 qui est disposé de manière adjacente au premier rouleau d'entrée 13 et après la buse de dépôt 15, pour racler un excédent de mélange d'anode 82 déposé sur le film collecteur de courant d'anode 81.

Suite au dépôt par la buse de dépôt 15 et au raclage par le racloir 16, l'électrode d'anode 83 est acheminée continûment entre le premier rouleau d'entrée 13 (qui est un rouleau fixe) et le premier rouleau de sortie 14 (qui est un rouleau mobile avec ressort de compression) pour être comprimée et ensuite acheminée en sortie hors du premier rouleau de sortie 14. Ainsi, l'électrode d'anode 83 est comprimée par un laminage continu entre ces deux rouleaux de laminage 13, 14.

Cette compression par laminage permet ainsi un calibrage d'épaisseur qui consiste en un ajustement mécanique d'une épaisseur, dite première épaisseur El, de l'électrode d'anode 83. Cette première épaisseur El est avantageusement ajustée à une valeur comprise entre 10 et 1000 micromètres, et par exemple entre 30 et 500 micromètres. La première unité de recouvrement 12 peut comprendre un premier capteur d'épaisseur 17 placé sur le chemin de l'électrode d'anode 83 pour mesurer cette première épaisseur El, et ainsi servir pour piloter l'opération de compression.

Cette compression par laminage favorise aussi l'imprégnation du premier électrolyte liquide réticu la ble dans l'épaisseur du film collecteur de courant d'anode 81. Cette compression par laminage permet aussi d'extraire un éventuel surplus de premier électrolyte liquide réticulable, qui s'évacuera par des porosités de la matière active d'anode et/ou des trous dans le film collecteur de courant d'anode 81 ; ce surplus de premier électrolyte liquide réticulable pouvant être récupéré dans un bac de récupération 18.

L'installation 9 comprend un second poste de recouvrement 2 qui comprend un second distributeur 20 pour la distribution d'un film collecteur de courant de cathode 91. Ce second distributeur 20 se présente sous la forme d'un dérouleur ou dévidoir à bobine, et le film collecteur de courant de cathode 91 se présente sous la forme d'une seconde bobine 910 qui est déroulée du second distributeur 20 de manière continue.

Ce film collecteur de courant de cathode 91 est choisi parmi :

- un film laminé métallique, par exemple en cuivre ou en aluminium, muni de perforations, dont les dimensions maximales sont par exemple comprises entre 0,5 et 2 millimètres et qui sont réparties avec une densité comprise par exemple entre 2 et 10 perforations par cm2 ;

- un film poreux composite métallique à base de polymère(s) et de fibres métalliques assemblés pour former un tissu non tissé ;

- un film poreux composite carboné à base de polymère(s) et de fibres de carbone assemblés pour former un tissu non tissé, les fibres de carbone ayant fait éventuellement l'objet d'un prétraitement pour améliorer leurs conductivités électroniques et thermiques ;

- un film poreux à base de fibres de carbone assemblées pour former un tissu non tissé, les fibres de carbone ayant fait éventuellement l'objet d'un prétraitement pour améliorer leurs conductivités électroniques et thermiques.

Ce prétraitement des fibres de carbone consiste par exemple en un dépôt sur les fibres de carbone d'une couche de prétraitement à base de nitrure de titane ou de carbure de titane ou de nitrure et carbure de titane, cette couche de prétraitement présentant par exemple une épaisseur comprise entre 100 et 1000 nanomètres.

Le film collecteur de courant de cathode 91 présente une face interne et une face externe opposées. Selon une possibilité, la face externe du film collecteur de courant de cathode 91 est recouverte ou imprégnée au préalable d'une autre couche de vernis conducteur 67 (voir la Figure 8) qui est étanche et électriquement conductrice. Cette autre couche de vernis conducteur 67 présente par exemple une épaisseur inférieure ou égale à 30 micromètres, par exemple comprise entre 5 et 30 micromètres.

Le second poste de recouvrement 2 comprend également un second réservoir 21 contenant un mélange de cathode 92 qui est dans un état pâteux ou semi- liquide (avec par exemple une viscosité comprise entre 10000 et 30000 cps) et qui contient au moins une matière active de cathode et des secondes charges conductrices d'électrons dispersées dans un second électrolyte liquide réticulable contenant une seconde composition réticulable.

Ce second réservoir 21 est un réservoir étanche et en atmosphère anhydre, et par exemple en atmosphère d'un gaz inerte comme par exemple de l'argon ou du dioxyde de carbone. Ce second réservoir 21 est avantageusement équipé d'un mélangeur ou agitateur mécanique 210 pour homogénéiser le mélange de cathode 92.

Selon une possibilité, la seconde composition réticulable présente un pourcentage massique dans le mélange de cathode 92, qui est compris entre 2 et 20 %, et par exemple entre 3 et 7 %. Cette première composition réticulable comprend un second mélange monomère ou prépolymère, qui comprend des monomères ou des prépolymères ou une combinaison de monomères et de prépolymères, où les monomères ou les prépolymères comprennent des fonctions de réticulation pour une solidification du second électrolyte liquide réticulable lors d'une exposition à un faisceau d'électrons. Ces fonctions de réticulation sont par exemple choisies parmi des fonctions acrylate, méthacrylate, vinyle, styrène, iso-cyanate, acrylamide et méthacrylamide.

De manière avantageuse, la première composition réticulable et la seconde composition réticulable sont analogues, et par exemple elles sont identiques.

Selon une possibilité, les secondes charges conductrices d'électrons présentent un pourcentage massique dans le mélange de cathode 92, qui est compris entre 0,1 et 10 %, et par exemple entre 0,5 et 5 %. Ces premières charges conductrices d'électrons sont avantageusement des charges ayant au moins une dimension nanométrique comprise entre 1 et 200 nanomètres, et sont :

- soit des charges carbonées choisies parmi du noir de carbone, des nanofibres de carbone, des nanofibres de carbone revêtues de nitrure de titane, des nanotubes de carbone, des poudres de graphène, et des poudres d'oxyde de graphène ;

- soit des charges non carbonées choisies parmi des fibres métalliques, des poudres métalliques telles que des poudres de fluorure de carbone, des poudres d'aluminium, ou de nickel, des oxydes métalliques conducteurs, des polymères conducteurs, et des poudres céramiques conductrices.

Selon une autre possibilité, le second électrolyte liquide réticulable comprend au moins un sel de lithium ou de sodium dissous dans au moins un solvant liquide. Il est envisageable que le second électrolyte liquide réticulable comprenne un tensioactif avec un pourcentage massique compris entre 1 et 5 %, et par exemple entre 2 et 4 %. Selon une autre possibilité, la matière active de cathode comporte des particules de matière active de cathode ayant des dimensions maximales comprises entre 0,5 et 200 micromètres, et par exemple entre 1 et 20 micromètres. Ces particules de matière active de cathode sont avantageusement des particules de forme sphérique ou sensiblement sphérique. Cette matière active de cathode est choisie parmi des matières de cathode, utilisées seules ou en combinaison, à base de :

- Nickel Manganèse Cobalt lithié,

- Nickel Cobalt Aluminium lithié,

- Fer Phosphate lithié,

- Lithium Cobalt Oxyde lithié,

- Manganèse Oxyde lithié,

- composite soufre-carboné en présence d'une matière d'anode lithiée,

- sulfure de lithium,

- alliage de sodium, comme par exemple avec du Na3V2(PO4)2F3.

Le second poste de recouvrement 2 comprend en outre une seconde unité de recouvrement 22 pour recouvrir ou imprégner le film collecteur de courant de cathode 91, et plus spécifiquement sa face interne, avec le mélange de cathode 92 de sorte à former une électrode de cathode 93 comprenant le film collecteur de courant de cathode 91 au moins partiellement imprégné du second électrolyte liquide réticulable et une couche du mélange de cathode 92.

Le second poste de recouvrement 2 met ainsi en œuvre :

- un déroulement du film collecteur de courant de cathode 91, qui est préalablement enroulé sur la seconde bobine 910 sur le second distributeur 20 ; et

- le recouvrement ou l'imprégnation, au niveau de la seconde unité de recouvrement 22, du film collecteur de courant de cathode 91 par le mélange de cathode 92, au fur et à mesure de son déroulement ; l'alimentation du mélange de cathode 92 provenant du second réservoir 21 via une conduite 211.

Cette seconde unité de recouvrement 22 met en œuvre un dépôt ou une imprégnation rouleau à rouleau du mélange de cathode 92 sur le film collecteur de courant de cathode 91 de sorte que l'électrode de cathode 93 forme une seconde bande continue, et met également en œuvre une compression de l'électrode de cathode 93 par un laminage continu entre deux rouleaux de laminage 23, 24 comprenant un second rouleau d'entrée 23 et un second rouleau de sortie 24. Aussi, la seconde unité de recouvrement 22 comprend ces deux rouleaux de laminage 23, 24.

Ainsi, le film collecteur de courant de cathode 91 est acheminé continûment en entrée sur le second rouleau d'entrée 23, et le mélange de cathode 92 est déposé ou imprégné sur la face interne du film collecteur de courant de cathode 91 au niveau de ce second rouleau d'entrée 23 pour former l'électrode de cathode 93. La seconde unité de recouvrement 22 comprend ainsi une buse de dépôt 25 qui est en liaison fluidique avec le second réservoir 21 au moyen de la conduite 211, et qui est disposée de manière adjacente au second rouleau d'entrée 23 pour déposer ou imprégner du mélange de cathode 92 sur la face interne du film collecteur de courant de cathode 91.

En référence à la Figure 6, le film collecteur de courant de cathode 91 présente deux bords longitudinaux 911 opposés définissant entre eux une largeur L91 du film collecteur de courant de cathode 91 (la flèche sur cette Figure 6 illustrant la direction d'avancée ou de convoyage dans l'installation 9) et, selon une possibilité optionnelle, le mélange de cathode 92 est déposé ou imprégné sur le film collecteur de courant de cathode 91, dans la seconde unité de recouvrement 22, pour former une bande ayant une largeur L92 inférieure à la largeur L91 du film collecteur de courant de cathode 91, laissant ainsi les deux bords longitudinaux 911 du film collecteur de courant de cathode 91 non recouverts et non imprégnés du mélange de cathode 92. Autrement dit, le film collecteur de courant de cathode 91 présente deux bandes de bordure 912, le long de ces deux bords longitudinaux 911 respectifs, qui sont non recouvertes et non imprégnées du mélange de cathode 91.

La largeur L92 de cette bande est de préférence supérieure ou égale à 90% de la largeur L91 du film collecteur de courant de cathode 91, laissant ainsi environ 5% non recouverts sur chacune des deux bandes de bordure 912 du film collecteur de courant de cathode 91. En variante, le mélange de cathode 92 est déposé ou imprégné sur toute la largeur L91 du film collecteur de courant de cathode 91.

La seconde unité de recouvrement 22 comprend aussi un racloir 26 qui est disposé de manière adjacente au second rouleau d'entrée 23 et après la buse de dépôt 25, pour racler un excédent de mélange de cathode 92 déposé sur le film collecteur de courant de cathode 91.

Suite au dépôt par la buse de dépôt 26 et au raclage par le racloir 26, l'électrode de cathode 93 est acheminée continûment entre le second rouleau d'entrée 23 (qui est un rouleau fixe) et le second rouleau de sortie 24 (qui est un rouleau mobile avec ressort de compression) pour être comprimée et ensuite acheminée en sortie hors du second rouleau de sortie 24. Ainsi, l'électrode de cathode 93 est comprimée par un laminage continu entre ces deux rouleaux de laminage 23, 24.

Cette compression par laminage permet ainsi un calibrage d'épaisseur qui consiste en un ajustement mécanique d'une épaisseur, dite seconde épaisseur E2, de l'électrode de cathode 93. Cette seconde épaisseur E2 est avantageusement ajustée à une valeur comprise entre 10 et 1000 micromètres, et par exemple entre 30 et 500 micromètres. La seconde unité de recouvrement 22 peut comprendre un second capteur d'épaisseur Tl placé sur le chemin de l'électrode de cathode 93 pour mesurer cette seconde épaisseur E2, et ainsi servir pour piloter l'opération de compression.

Cette compression par laminage favorise aussi l'imprégnation du second électrolyte liquide réticula ble dans l'épaisseur du film collecteur de courant de cathode 91. Cette compression par laminage permet aussi d'extraire un éventuel surplus de second électrolyte liquide réticulable, qui s'évacuera par des porosités de la matière active de cathode et/ou des trous dans le film collecteur de courant de cathode 91 ; ce surplus de second électrolyte liquide réticulable pouvant être récupéré dans un bac de récupération 28.

L'installation 9 comprend un troisième poste d'imprégnation 3 qui comprend un troisième distributeur 30 pour la distribution d'un film séparateur 71 qui est poreux et électriquement isolant électrique. Ce troisième distributeur 30 se présente sous la forme d'un dérouleur ou dévidoir à bobine, et le film séparateur 71 se présente sous la forme d'une troisième bobine 710 qui est déroulée du troisième distributeur 30 de manière continue. Le film séparateur 71 présente une face interne et une face externe opposées.

Ce troisième poste d'imprégnation 3 comprend une unité d'imprégnation 32 pour imprégner le film séparateur 71 d'un troisième électrolyte liquide ou semi- liquide réticulable 72 ; ce troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 contenant une troisième composition réticulable pour une solidification dudit troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable sous l'exposition à un faisceau d'électrons.

Ce troisième poste d'imprégnation 3 comprend également un troisième réservoir 31 contenant le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 contenant la troisième composition réticulable. Ce troisième réservoir 31 est un réservoir étanche et en atmosphère anhydre, et par exemple en atmosphère d'un gaz inerte comme par exemple de l'argon ou du dioxyde de carbone. Ce troisième réservoir 31 est avantageusement équipé d'un mélangeur ou agitateur mécanique 310 pour homogénéiser le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72.

Selon une possibilité, la troisième composition réticulable comprend un troisième mélange monomère ou prépolymère, qui comprend des monomères ou des prépolymères ou une combinaison de monomères et de prépolymères, où les monomères ou les prépolymères comprennent des fonctions de réticulation pour une solidification du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable lors d'une exposition à un faisceau d'électrons. Ces fonctions de réticulation sont par exemple choisies parmi des fonctions acrylate, méthacrylate, vinyle, styrène, iso-cyanate, acrylamide et méthacrylamide.

De manière avantageuse, la troisième composition réticulable est analogue, et par exemple identique, à la première composition réticulable et à la seconde composition réticulable.

Selon une autre possibilité, le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable comprend au moins un sel de lithium ou de sodium dissous dans au moins un solvant liquide. Il est envisageable que le troisième électrolyte liquide ou semi- liquide réticulable comprenne un tensioactif avec un pourcentage massique compris entre 1 et 5 %, et par exemple entre 2 et 4 %.

De manière avantageuse, le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable est analogue, et par exemple identique, au premier électrolyte liquide réticulable et/ou au second électrolyte liquide réticulable.

L'unité d'imprégnation 32 est conformée pour imprégner le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 sur les deux faces opposées (face interne et face externe) du film séparateur 71, afin d'imprégner le film séparateur 71 avec le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 sur tout le volume de ce film séparateur 71. Ainsi, le film séparateur 71 est acheminé continûment en entrée de l'unité d'imprégnation 32, et le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 est imprégné sur les deux faces opposées du film séparateur 71, dans la totalité du volume du film séparateur 71, pour former un film séparateur préimprégné 73 qui se présente sous la forme d'une troisième bande continue. Autrement dit, le film séparateur 71 est déroulé en continu de la troisième bobine 710 et est imprégné en continu du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 pour former le film séparateur préimprégné 73 sous la forme de la troisième bande continue 73.

L'unité d'imprégnation 32 comprend deux buses de dépôt 35 qui sont en liaison fluidique avec le troisième réservoir 31 au moyen d'une conduite 311, et qui sont disposées en regard respectivement de la face interne et de la face externe du film séparateur 71 pour déposer du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 sur la face interne et la face externe du film séparateur 71. L'unité d'imprégnation 32 comprend également deux racloirs 36 qui sont disposés après les deux buses de dépôt 35 respectives, pour racler des excédents de troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable 72 imprégné sur les deux faces opposées du film séparateur 71. Le premier poste de recouvrement 1, le second poste de recouvrement 2 et le troisième poste d'imprégnation 3 fonctionnent en continu et en parallèle.

L'installation 9 comprend un poste d'empilement 4 pour empiler l'électrode d'anode 83 (qui forme la première bande continue en sortie du premier poste de recouvrement 1) et l'électrode de cathode 93 (qui forme la seconde bande continue en sortie du second poste de recouvrement 2), avec une interposition du film séparateur préimprégné 73 (qui forme la troisième bande continue 73en sortie du troisième poste d'imprégnation 3) entre l'électrode d'anode 83 et l'électrode de cathode 93. Ainsi, sur ce poste d'empilement 4, la troisième bande continue (ou film séparateur préimprégné 73) est intercalée ou interposée entre la première bande continue (ou électrode d'anode 83) et la seconde bande continue (ou électrode de cathode 93).

Ainsi, ce poste d'empilement 4 permet d'obtenir en sortie et en continu un empilement 6 comprenant successivement le film collecteur de courant d'anode 81 (partiellement imprégné du premier électrolyte liquide réticu la b le), le mélange d'anode 82, le film séparateur 71 imprégné du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticula ble 72, le mélange de cathode 92 et le film collecteur de courant de cathode 91 (partiellement imprégné du second électrolyte liquide réticulable).

Ce poste d'empilement 4 met en œuvre une compression de l'empilement 6, par exemple par un laminage continu ou par une presse, avant de l'exposer à l'au moins un faisceau d'électrons. Cette compression permet de faire pénétrer le premier électrolyte liquide réticulable et le second électrolyte liquide réticulable dans le film séparateur 71, et donc de les associer avec le troisième électrolyte liquide ou semi- liquide réticulable de la troisième bande continue (ou film séparateur préimprégné 73).

Dans l'exemple illustré sur la Figure 4, le poste d'empilement 4 comprend un laminoir en continu ayant deux rouleaux de laminage 41 (avec par exemple un rouleau fixe et un rouleau mobile avec ressort de compression) pour réaliser une compression continue de l'empilement 6.

L'installation 9 comprend, en sortie du poste d'empilement 4, un poste de solidification 5 comprenant au moins un générateur de faisceau d'électrons 50 pour exposer l'empilement 6 à au moins un faisceau d'électrons afin que le premier électrolyte liquide réticulable, le second électrolyte liquide réticulable et le troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable réticulent ou solidifient en masse à la fois dans le film collecteur de courant d'anode 81, le mélange d'anode 82, le mélange de cathode 92, le film collecteur de courant de cathode 91 et le film séparateur 71, formant ainsi la cellule électrochimique à matrice polymère 60. Sous l'effet du ou des faisceaux d'électrons, les fonctions de réticulation de la première composition réticulable, de la seconde composition réticulable et de la troisième composition réticulable, vont produire une solidification en masse du premier électrolyte liquide réticulable, du second électrolyte liquide réticulable et du troisième électrolyte liquide ou semi-liquide réticulable, formant ainsi une matrice polymère pour la cellule électrochimique 60 issu de l'installation 9 et donc du procédé mis en œuvre dans cette installation 9.

Dans l'exemple illustré sur la Figure 1, le poste de solidification 5 comprend deux générateurs de faisceaux d'électrons 50 faisant face à respectivement à l'électrode d'anode 83 et à l'électrode de cathode 93, autrement dit de part et d'autre de l'empilement 6 en sortie du poste d'empilement 4.

En variante, et suivant si l'épaisseur et les densités massiques des bandes constituantes de la cellule électrochimique à matrice polymère 60 visées le permettent, le poste de solidification 5 peut comprendre un unique générateur de faisceau d'électrons 50 faisant face à l'une de l'électrode d'anode 83 ou de l'électrode de cathode 93.

Le ou chaque générateur de faisceau d'électrons 50 présente :

- une caractéristique de dose d'irradiation comprise entre 10 et 100 kGy, et par exemple entre 50 et 80 kGy ;

- une caractéristique de tension d'accélération comprise entre 100 keV et 1 MeV.

Selon une possibilité, la vitesse de défilement de l'empilement 6, au niveau du poste de solidification 5, présente une caractéristique de vitesse comprise entre 1 et 500 m/min, et par exemple entre 1 et 30 m/min ; cette vitesse de défilement étant assurée en assurant une synchronisation des vitesses dans les précédents postes, et en particulier dans le premier poste de recouvrement 1, le second poste de recouvrement 2 et le troisième poste d'imprégnation 3 qui fonctionnent en continu.

De manière optionnelle, l'installation 9 comprend, entre le poste d'empilement 4 et le poste de solidification 5, un poste de pose de vernis isolant électrique pour déposer deux couches de vernis isolant électrique 68 (voir la Figure 8), étanche et isolant électriquement, sur les deux chants longitudinaux opposés de l'empilement 6 ; où ce vernis isolant électrique comprend des monomères ou des prépolymères qui comprennent des fonctions de réticulation pour la solidification du vernis isolant électrique lors de l'exposition à au moins un faisceau d'électrons. Ainsi les deux couches de vernis isolant électrique 68 durcissent dans le poste de solidification 5, lors de l'exposition au(x) faisceau(x) d'électrons 50. L'emploi de ces couches de vernis isolant électrique 68 est adapté dans le cas décrit ci-dessus (et illustré sur la Figure 5 et la Figure 6), où les deux bords longitudinaux 810 du film collecteur de courant d'anode 81 sont non recouverts et non imprégnés du mélange d'anode 82 et où les deux bords longitudinaux 910 du film collecteur de courant de cathode 91 sont non recouverts et non imprégnés du mélange de cathode 92, de sorte que dans ce cas les deux chants longitudinaux opposés de l'empilement 6 sont dépourvus du mélange d'anode 82 et du mélange de cathode 92 avant la pose de vernis isolant électrique.

L'installation 9 comprend, en sortie du poste de solidification 5, un poste de compression finale 55 pour comprimer l'empilement 6, par exemple par un laminage continu ou par une presse, après avoir été exposé au(x) faisceau(x) d'électrons, autrement dit pour comprimer la cellule électrochimique à matrice polymère 60.

Dans l'exemple illustré, le poste de compression finale 55 comprend un laminoir en continu ayant deux rouleaux de laminage 56 (avec par exemple un rouleau fixe et un rouleau mobile avec ressort de compression) pour réaliser une compression continue de la cellule électrochimique à matrice polymère 60.

Cette cellule électrochimique à matrice polymère 60 se présente alors sous la forme d'une bande continue qui peut être enroulée sous la forme d'une bobine de cellule 61 sur un enrouleur à bobine 62, comme illustré sur la Figure 9.

Avantageusement, la première unité de recouvrement 12, la seconde unité de recouvrement 22, l'unité d'imprégnation 32, le poste d'empilement 4, le poste de solidification 5 et le poste de compression finale 55 sont disposés dans une enceinte 57 en atmosphère anhydre, et par exemple en atmosphère d'argon ou de dioxyde de carbone. Le premier distributeur 10, le second distributeur 20 et le troisième distributeur 30 peuvent être hors de l'enceinte 57.

La Figure 7 illustre schématiquement une section transversale de la cellule électrochimique à matrice polymère 60 obtenue à la sortie de l'installation 9, avec une superposition :

- du film collecteur de courant d'anode 81 à l'intérieur duquel du premier électrolyte a solidifié, en particulier à l'interface avec le mélange d'anode 82 ;

- du mélange d'anode 82 à l'intérieur duquel le premier électrolyte a solidifié, prenant dans la masse les premières charges conductrices d'électrons (de dimensions nanométriques) et les particules de matière active d'anode (de dimensions micrométriques) ;

- du film séparateur 71 à l'intérieur duquel le troisième électrolyte a solidifié, ainsi que du premier électrolyte à l'interface avec le mélange d'anode 82 et du second électrolyte à l'interface avec le mélange de cathode 92 ;

- du mélange de cathode 92 à l'intérieur duquel le second électrolyte a solidifié, prenant dans la masse les secondes charges conductrices d'électrons (de dimensions nanométriques) et les particules de matière active de cathode (de dimensions micrométriques) ;

- du film collecteur de courant de cathode 91 à l'intérieur duquel le second électrolyte a solidifié, en particulier à l'interface avec le mélange de cathode 92.

Dans le mélange d'anode 82 de la cellule électrochimique 60 les particules de matière active d'anode sont enrobées du premier électrolyte solidifié, et dans le mélange de cathode 92 de la cellule électrochimique 60 les particules de matière active de cathode sont enrobées du second électrolyte solidifié.

Le terme « électrolyte solidifié » est ici utilisé de façon simplifiée pour exprimer le fait qu'il s'agit de la réticulation de la composition réticulable incluse initialement dans l'électrolyte liquide correspondant, l'électrolyte restant emprisonné à l'état liquide et formant des domaines ou des ilôts au sein de la matrice polymère avec possibilité d'échanges ioniques entre les différents domaines ou ilôts, et enrobe les matières actives et les charges conductrices d'électrons.

La Figure 8 illustre une variante de la cellule électrochimique 60, qui comprend toujours la même superposition, mais qui est étanche avec en plus :

- la couche de vernis conducteur 66, étanche et électriquement conductrice, sur la face externe du film collecteur de courant d'anode 81 ;

- l'autre couche de vernis conducteur 67, étanche et électriquement conductrice, sur la face externe du film collecteur de courant de cathode 82 ; et

- les deux couches de vernis isolant électrique 68, étanche et isolant électriquement, sur les deux chants longitudinaux opposés de la cellule électrochimique 60 (ces deux couches de vernis isolant électrique 68 initialement déposées sur l'empilement 6 ayant durcies , lors de l'exposition au(x) faisceau(x) d'électrons 50).