FR3157000A1 - COMPOSITION AND SOLID ELECTROLYTE - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une composition consistant essentiellement en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, lesdits précurseurs inorganiques étant dispersés dans au moins un polymère organique, et dont - L’au moins un premier précurseur inorganique est sélectionné parmi la famille des alcoxymétalloïdes de formule M-(OR1)n avec n allant de 1 à 4 et R1 sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle, et/ou alkenyle, et M un élément métalloïde, - L’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi des (R2-O)4-m-M-(R3)m avec m allant de 1 à 3, R2 sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3 sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle et comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde, et - L’au moins un polymère organique comprend au moins une chaine latérale Figure à publier avec l’abrégé : figure 1 The invention relates to a composition consisting essentially of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, said inorganic precursors being dispersed in at least one organic polymer, and of which - The at least one first inorganic precursor is selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR1)n with n ranging from 1 to 4 and R1 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl groups, and M a metalloid element, - The at least one second inorganic precursor is selected from (R2-O)4-m-M-(R3)m with m ranging from 1 to 3, R2 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl groups, R3 selected from alkyl, aryl, and/or alkenyl groups and comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element, and - The at least one organic polymer comprises at least one chain lateral Figure to be published with the abstract: Figure 1
Description
L’invention concerne le domaine de l’électrochimie et plus précisément des électrolytes solides. En particulier l’invention se rapporte à une composition, de préférence une composition pour électrolyte solide.The invention relates to the field of electrochemistry and more specifically to solid electrolytes. In particular, the invention relates to a composition, preferably a composition for a solid electrolyte.
En outre, l’invention concerne un électrolyte solide.Furthermore, the invention relates to a solid electrolyte.
Ci-après, nous décrivons l’art antérieur connu à partir duquel l’invention a été développée.Below we describe the known prior art from which the invention was developed.
Dans le domaine de l’électrochimie, il existe différents types de cellules électrochimiques. Une cellule électrochimique comprend usuellement une électrode positive et une électrode négative qui sont séparées par un séparateur en présence d’électrolyte. Grâce aux réactions qui se produisent aux électrodes, la cellule électrochimique est capable de produire de l’énergie électrique. Afin d’éviter que les électrodes n’entrent en contact entre elles et créent un court-circuit, celles-ci peuvent être séparées par un séparateur immergé dans un électrolyte liquide ou directement séparées par un électrolyte solide.In the field of electrochemistry, there are different types of electrochemical cells. An electrochemical cell usually consists of a positive electrode and a negative electrode that are separated by a separator in the presence of electrolyte. Thanks to the reactions that occur at the electrodes, the electrochemical cell is able to produce electrical energy. To prevent the electrodes from coming into contact with each other and creating a short circuit, they can be separated by a separator immersed in a liquid electrolyte or directly separated by a solid electrolyte.
L’électrolyte permet également le transfert des ions d’une électrode vers l’autre traduisant une certaine conductivité ionique et assurant le fonctionnement de la cellule électrochimique.The electrolyte also allows the transfer of ions from one electrode to the other, reflecting a certain ionic conductivity and ensuring the operation of the electrochemical cell.
Un électrolyte liquide, usuellement connu dans les systèmes lithium-ion (Li-ion), comprend une solution d'un sel de lithium dissout dans un solvant par exemple de la famille des carbonates, tels que le carbonate d'éthylène (EC), le carbonate de diméthyle (DMC), le carbonate d'éthyl-méthyle (EMC) ou le carbonate de propylène (PC).A liquid electrolyte, commonly known in lithium-ion (Li-ion) systems, comprises a solution of a lithium salt dissolved in a solvent, for example from the carbonate family, such as ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC) or propylene carbonate (PC).
Ces électrolytes liquides sont particulièrement intéressants dans l’industrie, car ils offrent une bonne conductivité ionique des ions lithium.These liquid electrolytes are of particular interest in industry because they offer good ionic conductivity of lithium ions.
Toutefois, les électrolytes liquides présentent une faible viscosité, qui augmente le risque de fuite de l’électrolyte hors de la cellule. En outre, la présence de carbonate se traduit par un haut risque d’inflammabilité à l’origine d’une diminution de la sécurité.However, liquid electrolytes have a low viscosity, which increases the risk of electrolyte leakage from the cell. In addition, the presence of carbonate results in a high risk of flammability, which reduces safety.
Aussi, des alternatives aux électrolytes liquides ont été développées et notamment des électrolytes solides où l’électrolyte liquide est remplacé par un composé solide.Also, alternatives to liquid electrolytes have been developed, including solid electrolytes where the liquid electrolyte is replaced by a solid compound.
Par exemple, l’électrolyte solide peut être un oxyde, un oxyde de type céramique, un sulfure, ou encore un polymère. L’électrolyte solide peut comprendre un sel si nécessaire. Dans des batteries Li-ion il s’agit de sels de lithium.For example, the solid electrolyte can be an oxide, a ceramic-type oxide, a sulfide, or a polymer. The solid electrolyte can include a salt if necessary. In Li-ion batteries, these are lithium salts.
Les céramiques laissent passer le lithium et peuvent agir comme un séparateur, éliminant la nécessité d'un film séparateur microporeux. Cependant, leur fragilité a freiné leur développement et leur application dans l’industrie.Ceramics allow lithium to pass through and can act as a separator, eliminating the need for a microporous separator film. However, their brittleness has hampered their development and application in industry.
Les oxydes solides ont une grande capacité de résistance mécanique et une grande stabilité chimique, cependant ils nécessitent généralement un frittage à haute température ce qui fragilise la structure. En outre, leur conductivité ionique reste actuellement faible en raison notamment de la résistance aux joints de grain.Solid oxides have high mechanical strength and chemical stability, but they generally require high-temperature sintering, which weakens the structure. Furthermore, their ionic conductivity currently remains low, particularly due to grain boundary resistance.
Enfin, les électrolytes polymères solides présentent des propriétés attractives dans l’industrie notamment par leur potentiel économique et leur facilité de production. En outre, ils présentent peu de risque de fuite et peu de risque d’inflammation. Toutefois, ils présentent une conductivité ionique réduite particulièrement à température ambiante.Finally, solid polymer electrolytes have attractive properties in industry, particularly due to their economic potential and ease of production. In addition, they have little risk of leakage and little risk of ignition. However, they have reduced ionic conductivity, particularly at room temperature.
Afin d'éviter la faiblesse de conductivité des électrolytes polymères solides, des électrolytes gel-polymère ont été développés. Dans ce cas, l’électrolyte liquide (solvant et sel) est immobilisé au sein d’une matrice polymérique comprenant un ou plusieurs polymères aptes à l’obtention d’un gel.To avoid the low conductivity of solid polymer electrolytes, gel-polymer electrolytes have been developed. In this case, the liquid electrolyte (solvent and salt) is immobilized within a polymer matrix comprising one or more polymers capable of forming a gel.
Le solvant et le sel permettent à l’électrolyte d'offrir une conductivité proche de celle des électrolytes liquides, alors que la matrice polymère fournit une structure solide. Néanmoins, ils présentent de faibles propriétés mécaniques ce qui rend leur utilisation difficile.The solvent and salt allow the electrolyte to offer conductivity close to that of liquid electrolytes, while the polymer matrix provides a solid structure. However, they have poor mechanical properties, which makes their use difficult.
Certains électrolytes solides et gélifiés peuvent être réalisés à partir de réactions sol-gel catalysées par un acide ou une base.Some solid and gel electrolytes can be made from acid- or base-catalyzed sol-gel reactions.
En effet, de manière connue en soi une réaction dite sol-gel est une synthèse d’oxydes basée sur la formation de ponts oxo par succession de réactions d’hydrolyse et de condensation. Les premières étapes permettent l’obtention d’une solution « sol » colloïdale et les suivantes l’obtention d’un gel « gel ».Indeed, as is known per se, a so-called sol-gel reaction is a synthesis of oxides based on the formation of oxo bridges by a succession of hydrolysis and condensation reactions. The first steps allow the production of a colloidal "sol" solution and the following ones the production of a "gel" gel.
Deux voies de synthèses prédominent, la voie inorganique à partir de sels métalliques en solution aqueuse et la voie polymérique à partir d’alcoxydes métalliques ou métalloïdes en solution organique. La réaction d’hydrolyse peut être amorcée par ajout d’eau (voie alcoxy) ou par changement de pH (voie inorganique). L’élaboration de réseaux oxydes-polymères se déroule à partir de précurseurs généralement des alcoxydes métalliques. L’hydrolyse et la condensation d’alcoxydes métalliques peuvent être considérées comme une substitution nucléophile des alcoxy par les espèces hydrolysées. Ainsi les réactions se déroulent selon :Two synthetic routes predominate: the inorganic route from metal salts in aqueous solution and the polymeric route from metal or metalloid alkoxides in organic solution. The hydrolysis reaction can be initiated by adding water (alkoxy route) or by changing the pH (inorganic route). The development of oxide-polymer networks takes place from precursors, generally metal alkoxides. The hydrolysis and condensation of metal alkoxides can be considered as a nucleophilic substitution of the alkoxy by the hydrolyzed species. Thus, the reactions proceed according to:
(1) M-OR + H2O M-OH + ROH conversion des fonctions alcoxy en hydroxy qui permet de générer des fonctions réactives M-OH(1) M-OR + H 2 O M-OH + ROH conversion of alkoxy functions into hydroxy which allows the generation of reactive M-OH functions
(2) M-OH + HO-M M-O-M + H2O condensation avec oxolation et libération d’eau(2) M-OH + HO-M MOM + H 2 O condensation with oxolation and water release
(3) M-OR + HO-M M-O-M + ROH condensation avec alcoxolation et libération d’un alcool.(3) M-OR + HO-M M-O-M + ROH condensation with alkoxolation and release of an alcohol.
Avec M un métal ou métalloïde tel que le silicium, avec R un groupement organique de formule générale CnH2n+1.With M a metal or metalloid such as silicon, with R an organic group of general formula CnH2n+1.
Dans le cas spécifique des alcoxydes de silicium, l’eau est introduite en solution alcoolique avec des précurseurs dont les plus répandus sont le TMOS ou le TEOS (pour tétraméthoxysilane et tétraéthoxysilane respectivement). L’étape d’hydrolyse est particulièrement lente ainsi un catalyseur est toujours utilisé. Ce catalyseur peut être un acide ou une base.In the specific case of silicon alkoxides, water is introduced in alcoholic solution with precursors, the most common of which are TMOS or TEOS (for tetramethoxysilane and tetraethoxysilane respectively). The hydrolysis step is particularly slow, so a catalyst is always used. This catalyst can be an acid or a base.
Par ailleurs, la compétition entre hydrolyse et condensation est contrôlable grâce au pH de la réaction.Furthermore, the competition between hydrolysis and condensation is controllable thanks to the pH of the reaction.
En milieu acide, l’hydrolyse est plus rapide que la condensation, le gel obtenu dit « gel polymérique », comprend un réseau polymérique de silice emprisonnant le solvant et des molécules encore en solution (en particulier le catalyseur et les produits de catalyse).In an acidic medium, hydrolysis is faster than condensation, the gel obtained, called "polymeric gel", comprises a polymeric silica network trapping the solvent and molecules still in solution (in particular the catalyst and the catalysis products).
En milieu basique, la condensation est généralement plus rapide et conduit à des gels poreux dits « gel colloïdal » dont le réseau de silice chargé négativement laisse les molécules en suspension (on retrouve également le catalyseur et produit de catalyse).In a basic medium, condensation is generally faster and leads to porous gels called "colloidal gel" whose negatively charged silica network leaves the molecules in suspension (we also find the catalyst and catalysis product).
Ainsi, il peut devenir nécessaire pour contrôler la cinétique de réaction d’ajouter des chélateurs, à nouveau acide ou basique de type acide acétique par exemple.Thus, it may become necessary to control the reaction kinetics to add chelators, again acid or base such as acetic acid for example.
Par ailleurs, le gel obtenu en catalyse acide ou basique comprend également des solvants et précurseurs qui n’ont pas forcément réagi.Furthermore, the gel obtained by acid or basic catalysis also includes solvents and precursors which have not necessarily reacted.
Ainsi le pH et les catalyseurs influencent la réaction sol-gel et le gel obtenu.Thus the pH and the catalysts influence the sol-gel reaction and the gel obtained.
Cependant, les catalyseurs et leurs produits de réaction dans le solvant et/ou le gel engendrent une haute réactivité qui diminue grandement la stabilité électrochimique des électrolytes. En outre, les produits issus de la catalyse (acide ou basique) peuvent provoquer des réactions secondaires d'oxydation indésirables sur certains des groupes fonctionnels. Ceci pouvant se traduire par la présence d’espèce toxique, corrosive ou encore qui augmente la dissolution de l’électrolyte solide et réduit sa durée de vie. La réactivité élevée à la fois de la base ou de l’acide et du métal limitera également grandement les milieux solvants de réaction et/ou de traitement applicables.However, catalysts and their reaction products in the solvent and/or gel generate high reactivity that greatly reduces the electrochemical stability of the electrolytes. In addition, the products of catalysis (acid or base) can cause unwanted oxidation side reactions on some of the functional groups. This can result in the presence of toxic or corrosive species or even increase the dissolution of the solid electrolyte and reduce its lifetime. The high reactivity of both the base or acid and the metal will also greatly limit the applicable reaction and/or processing solvent media.
Ces bases ou acides et ces métaux réactifs sont également en général sensibles à l'humidité et à l'air, ce qui nécessite des processus de fabrication couteux et complexes.These reactive bases or acids and metals are also generally sensitive to moisture and air, requiring expensive and complex manufacturing processes.
De même, les procédés actuels ne comprennent pas de purification complexe et couteuse pour éliminer ces catalyseurs et leurs produits réactionnels qui peuvent rester piégés dans le gel et réduire ses propriétés mécaniques et électrochimiques. En effet, après l’obtention du gel, celui-ci est séché (différents types de séchage existent) ce qui permet d’évaporer les solvants ou alcools formés, mais pas les catalyseurs et/ou leurs produits réactionnels restant nuisibles au fonctionnement d’un système électrochimique.Similarly, current processes do not include complex and expensive purification to remove these catalysts and their reaction products that can remain trapped in the gel and reduce its mechanical and electrochemical properties. Indeed, after obtaining the gel, it is dried (different types of drying exist) which allows the evaporation of the solvents or alcohols formed, but not the catalysts and/or their reaction products that remain harmful to the operation of an electrochemical system.
Enfin, il existe également, des réactions sol-gel mettant en jeu des espèces minérales et organiques afin d’obtenir des électrolytes dits « hybrides ». Ces électrolytes sont obtenus à partir de précurseurs mixtes comme des organo-alcoxysilanes qui comprennent à la fois des fonctions Si-OR hydrolysables pour la formation du réseau silice et des fonctions Si-R fixées au squelette de silice.Finally, there are also sol-gel reactions involving mineral and organic species in order to obtain so-called "hybrid" electrolytes. These electrolytes are obtained from mixed precursors such as organo-alkoxysilanes which include both hydrolyzable Si-OR functions for the formation of the silica network and Si-R functions attached to the silica skeleton.
À nouveau deux voies prédominent, la post-addition de particules de céramique au sein de la matrice polymère ou par génération in situ de la partie inorganique en utilisant des précurseurs de céramiques comme à nouveau le TEOS.Again, two routes predominate: post-addition of ceramic particles within the polymer matrix or in situ generation of the inorganic part using ceramic precursors such as TEOS.
Néanmoins, la réaction d’hydrolyse reste amorcée par des catalyseurs acides ou basiques par exemple HCl ou NaOH et donc engendre les mêmes inconvénients que les voies sol-gel des électrolytes solides ou gélifiés par la présence résiduelle des produits de réaction.However, the hydrolysis reaction remains initiated by acid or basic catalysts, for example HCl or NaOH, and therefore generates the same drawbacks as the sol-gel routes of solid or gelled electrolytes due to the residual presence of reaction products.
Ainsi, il existe un besoin pour de nouvelles compositions et procédés capables de se passer de l’utilisation de catalyseurs traditionnels (acide ou basique).Thus, there is a need for new compositions and processes capable of doing without the use of traditional catalysts (acid or base).
L’invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’art antérieur. En particulier, l’invention a pour but de proposer une composition ne comprenant pas de catalyseur traditionnel acide et/ou basique et permettant de répondre au besoin du domaine de l’électrochimie.The invention aims to overcome the drawbacks of the prior art. In particular, the invention aims to propose a composition not comprising a traditional acid and/or basic catalyst and making it possible to meet the needs of the field of electrochemistry.
Ainsi, l’invention a pour but de proposer un électrolyte solide, ledit électrolyte solide ne comprenant pas de résidu de catalyseur acide ou basique et permettant de répondre aux exigences du domaine de l’électrochimie à savoir, notamment une bonne conductivité ionique et de bonnes propriétés mécaniques et électrochimiques (i.e. stabilité électrochimique). Dans la présente invention, le catalyseur est une composante du système final et n’a donc plus à être éliminé.Thus, the invention aims to provide a solid electrolyte, said solid electrolyte not comprising any acid or basic catalyst residue and making it possible to meet the requirements of the field of electrochemistry, namely, in particular good ionic conductivity and good mechanical and electrochemical properties (i.e. electrochemical stability). In the present invention, the catalyst is a component of the final system and therefore no longer has to be eliminated.
L’invention vise à pallier les inconvénients de l’art antérieur. Ce qui suit présente un résumé simplifié d'aspects, de modes de réalisation et d'exemples sélectionnés de la présente invention dans le but de fournir une compréhension de base de l'invention. Cependant, ce résumé ne constitue pas un aperçu exhaustif de tous les aspects, modes de réalisation et exemples de l'invention. Son seul but est de présenter des aspects, modes de réalisation et exemples sélectionnés de l'invention sous une forme concise en guise d'introduction à la description plus détaillée des aspects, modes de réalisation et exemples de l'invention qui suivent le résumé.The invention aims to overcome the disadvantages of the prior art. The following presents a simplified summary of selected aspects, embodiments and examples of the present invention for the purpose of providing a basic understanding of the invention. However, this summary does not constitute an exhaustive overview of all aspects, embodiments and examples of the invention. Its sole purpose is to present selected aspects, embodiments and examples of the invention in a concise form as an introduction to the more detailed description of the aspects, embodiments and examples of the invention which follow the summary.
L’invention vise en particulier une composition consistant essentiellement en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, lesdits précurseurs inorganiques étant dispersés dans au moins un polymère organique, et dont
- L’au moins un premier précurseur inorganique est sélectionné parmi la famille des alcoxymétalloïdes de formule M-(OR1)navec n allant de 1 à 4 et R1sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle, et/ou alkenyle, et M un élément métalloïde,
- L’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi des (R2-O)4-m-M-(R3)mavec m allant de 1 à 3, R2sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle et comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde, et
- L’au moins un polymère organique comprend au moins une chaine latérale.
- The at least one first inorganic precursor is selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR 1 ) n with n ranging from 1 to 4 and R 1 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl group, and M a metalloid element,
- The at least one second inorganic precursor is selected from (R 2 -O) 4-m -M-(R 3 ) m with m ranging from 1 to 3, R 2 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group, R 3 selected from alkyl, aryl and/or alkenyl group and comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element, and
- The at least one organic polymer comprises at least one side chain.
Une telle composition permet de se passer de l’utilisation de catalyseurs traditionnels (acide ou basique) tout en permettant de répondre au besoin du domaine de l’électrochimie.Such a composition makes it possible to do without the use of traditional catalysts (acid or basic) while still meeting the needs of the field of electrochemistry.
La composition selon l’invention permet de s’affranchir de purification ou d’élimination de catalyseurs et/ou de produits de réactions.The composition according to the invention makes it possible to avoid the need for purification or elimination of catalysts and/or reaction products.
Par ailleurs, la composition selon l’invention permet la combinaison et de préférence la dispersion de précurseurs inorganiques au sein d’au moins un polymère organique. La composition permet de mêler intimement des précurseurs inorganiques avec au moins un polymère organique. La composition permet différentes applications et en particulier des applications en électrochimie. En outre, une telle composition permet de stabiliser les composants et en particulier les composants ioniques au sein de l’au moins un polymère organique.Furthermore, the composition according to the invention allows the combination and preferably the dispersion of inorganic precursors within at least one organic polymer. The composition allows inorganic precursors to be intimately mixed with at least one organic polymer. The composition allows different applications and in particular applications in electrochemistry. In addition, such a composition allows the stabilization of the components and in particular the ionic components within the at least one organic polymer.
Selon d’autres caractéristiques optionnelles de la composition, cette dernière peut inclure facultativement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison :
- l’au moins un polymère organique est un polymère étoilé,
- l’au moins un polymère organique est sélectionné parmi polyoxyde ou copolyoxyde d’alkylène (s), polyméthacrylate, polyacrylate, polysaccharide, polyacrylonitrile, polyimide et/ou des (co) polymères de VF2 (pour fluorure de vinyldiène), leur dérivé et/ou leur mélange,
- l’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi TESPSA, précurseur inorganique comprenant de préférence une fonction hydrolysable et un groupement alkyl succinique,
- l’élément métalloïde est sélectionné parmi Si et/ou B,
- elle comprend en outre au moins un sel, de préférence un ou plusieurs sels de lithium,
- elle comprend en outre des particules inorganiques.
- the at least one organic polymer is a star polymer,
- the at least one organic polymer is selected from polyoxide or copolyoxide of alkylene(s), polymethacrylate, polyacrylate, polysaccharide, polyacrylonitrile, polyimide and/or (co)polymers of VF2 (for vinyldiene fluoride), their derivative and/or their mixture,
- the at least one second inorganic precursor is selected from TESPSA, an inorganic precursor preferably comprising a hydrolyzable function and a succinic alkyl group,
- the metalloid element is selected from Si and/or B,
- it further comprises at least one salt, preferably one or more lithium salts,
- It also includes inorganic particles.
Selon un deuxième objet, l’invention porte sur une utilisation de la composition selon l’invention pour former un électrolyte solide. Une telle utilisation permet de faciliter la formation d’un électrolyte solide (absence de purification et/ ou d’élimination de catalyseur, produit réactionnel).According to a second subject, the invention relates to a use of the composition according to the invention for forming a solid electrolyte. Such use makes it possible to facilitate the formation of a solid electrolyte (absence of purification and/or elimination of catalyst, reaction product).
Selon un troisième objet, l’invention porte sur un électrolyte solide caractérisé en ce qu’il comprend au moins un réseau inorganique dispersé dans au moins un polymère organique, ledit réseau inorganique correspondant à une condensation entre au moins un premier précurseur inorganique et au moins un deuxième précurseur inorganique,
- L’au moins un premier précurseur inorganique est sélectionné parmi la famille des alcoxymétalloïdes de formule M-(OR1)navec n allant de 1 à 4 et R1sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle, et/ou alkenyle, et M un élément métalloïde,
- L’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi des (R2-O)4-m-M-(R3)mavec m allant de 1 à 3, R2sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle et comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde, et
- L’au moins un polymère organique comprend au moins une chaine latérale.
- The at least one first inorganic precursor is selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR 1 ) n with n ranging from 1 to 4 and R 1 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl group, and M a metalloid element,
- The at least one second inorganic precursor is selected from (R 2 -O) 4-m -M-(R 3 ) m with m ranging from 1 to 3, R 2 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group, R 3 selected from alkyl, aryl and/or alkenyl group and comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element, and
- The at least one organic polymer comprises at least one side chain.
Un électrolyte solide selon l’invention permet de présenter de bonnes propriétés mécaniques et électriques et notamment de conductivité ionique ainsi qu’une fenêtre de tension de stabilité électrochimique améliorée. En effet, l’électrolyte selon l’invention n’est pas liquide tout en étant manipulable et étirable sans rompre ou sans s’écrouler. Avantageusement, l’électrolyte solide présente une bonne homogénéité de la structure de l’électrolyte de préférence à l’échelle submicronique et une bonne pureté (absence de catalyseur et de résidus).A solid electrolyte according to the invention makes it possible to exhibit good mechanical and electrical properties, particularly ionic conductivity, as well as an improved electrochemical stability voltage window. Indeed, the electrolyte according to the invention is not liquid while being manipulable and stretchable without breaking or collapsing. Advantageously, the solid electrolyte exhibits good homogeneity of the structure of the electrolyte, preferably at the submicron scale, and good purity (absence of catalyst and residues).
En outre, l’électrolyte solide selon l’invention possède également une bonne stabilité par absence des produits de réactions des catalyseurs acides ou basiques. De plus, l’électrolyte solide selon l’invention ne comprend pas d’espèce toxique, corrosive ou qui augmente sa dissolution. La présence d’une fraction inorganique améliore la fenêtre de tension de stabilité électrochimique.In addition, the solid electrolyte according to the invention also has good stability due to the absence of reaction products of acidic or basic catalysts. In addition, the solid electrolyte according to the invention does not include any toxic, corrosive or dissolution-increasing species. The presence of an inorganic fraction improves the electrochemical stability voltage window.
Selon d’autres caractéristiques optionnelles de l’électrolyte selon l’invention, ce dernier peut inclure facultativement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison : l’au moins un polymère organique comporte une condensation de l’au moins un premier précurseur inorganique avec l’au moins un deuxième précurseur inorganique dans sa forme hydrolysée pour former un réseau inorganique, ledit réseau inorganique se condensant avec l’au moins un polymère organique pour former un réseau hybride organique/inorganique.According to other optional characteristics of the electrolyte according to the invention, the latter may optionally include one or more of the following characteristics, alone or in combination: the at least one organic polymer comprises a condensation of the at least one first inorganic precursor with the at least one second inorganic precursor in its hydrolyzed form to form an inorganic network, said inorganic network condensing with the at least one organic polymer to form an organic/inorganic hybrid network.
Selon un quatrième objet, l’invention porte sur une utilisation d’un électrolyte solide selon l’invention dans des dispositifs électrochimiques de types accumulateur, batterie, condensateur, condensateur électrique à double couche électrochimique, assemblage membrane-électrode (AME) pour pile à combustible ou dispositif électrochrome.According to a fourth object, the invention relates to a use of a solid electrolyte according to the invention in electrochemical devices of the accumulator, battery, capacitor, electrochemical double-layer electric capacitor, membrane-electrode assembly (MEA) for fuel cell or electrochromic device types.
Selon un cinquième objet, l’invention porte sur un film obtenu à partir de la composition selon l’invention.According to a fifth object, the invention relates to a film obtained from the composition according to the invention.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés, donnés à titre illustratif et nullement limitatif.Other characteristics and advantages of the invention will be better understood upon reading the description which follows and with reference to the appended drawings, given for illustrative purposes and in no way limiting.
Ci-après, nous décrivons un résumé de l’invention et le vocabulaire associé, avant de présenter les inconvénients de l’art antérieur, puis enfin de montrer plus en détail comment l’invention y remédie.Below, we describe a summary of the invention and the associated vocabulary, before presenting the disadvantages of the prior art, and finally showing in more detail how the invention overcomes them.
Dans la suite de la description, on entend par «solvant» une substance, liquide ou supercritique à sa température d'utilisation, qui a la propriété de solubiliser, de diluer ou d'extraire d'autres substances sans les modifier chimiquement et sans lui-même se modifier.In the remainder of the description, the term " solvent " means a substance, liquid or supercritical at its temperature of use, which has the property of solubilizing, diluting or extracting other substances without modifying them chemically and without itself modifying itself.
Par «polymère» on entend soit un copolymère soit un homopolymère. On entend par « copolymère » un polymère regroupant plusieurs unités monomères différentes et par « homopolymère » un polymère regroupant des unités monomères identiques. On entend par « copolymère à blocs » un polymère comprenant une ou plusieurs séquences ininterrompues de chacune des espèces polymères distinctes, les séquences polymères étant chimiquement différentes l’une de l’autre et étant liées entre elles par une liaison covalente. Ces séquences polymères sont encore dénommées blocs polymères.The term " polymer " means either a copolymer or a homopolymer. The term "copolymer" means a polymer comprising several different monomer units and the term "homopolymer" means a polymer comprising identical monomer units. The term "block copolymer" means a polymer comprising one or more uninterrupted sequences of each of the distinct polymer species, the polymer sequences being chemically different from each other and being linked together by a covalent bond. These polymer sequences are also called polymer blocks.
Le terme «polymérisation» au sens de l’invention, désigne le procédé de conversion d’un monomère ou d’un mélange de monomères en un polymère.The term “ polymerization ” within the meaning of the invention designates the process of converting a monomer or a mixture of monomers into a polymer.
Le terme «monomère», au sens de l’invention, désigne une molécule qui peut subir une polymérisation.The term “ monomer ”, for the purposes of the invention, designates a molecule which can undergo polymerization.
Le terme «électrolyte solide» au sens de l’invention peut désigner un électrolyte qui ne s’écoule pas sous l’effet de son propre poids de préférence selon une durée acceptable dans le domaine (par exemple selon un ordre de grandeur de l’heure).The term " solid electrolyte " within the meaning of the invention may designate an electrolyte which does not flow under the effect of its own weight, preferably for a duration acceptable in the field (for example, in an order of magnitude of an hour).
L’expression, «consiste essentiellement» au sens de l’invention peut signifier que la composition est composée des constituants cités dans la présente demande, de préférence n’est composée que des constituants cités dans la présente demande, à savoir au moins un premier précurseur, au moins un deuxième précurseur, et au moins un polymère organique, complétés éventuellement par un ou plusieurs sel, solvant et/ou des particules inorganiques. Elle peut éventuellement comprendre d'autres composants dès lors que ces derniers ne modifient pas de façon substantielle la nature et les propriétés de la composition.The expression " consists essentially " within the meaning of the invention may mean that the composition is composed of the constituents cited in the present application, preferably is composed only of the constituents cited in the present application, namely at least one first precursor, at least one second precursor, and at least one organic polymer, optionally supplemented by one or more salts, solvents and/or inorganic particles. It may optionally comprise other components provided that the latter do not substantially modify the nature and properties of the composition.
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit. Dans la suite de la description, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.The invention is now described in more detail and in a non-limiting manner in the following description. In the remainder of the description, the same references are used to designate the same elements.
L’invention propose de prendre en considération les inconvénients de l’art antérieur tout en prenant en compte les besoins dans le domaine de l’électrochimie.The invention proposes to take into consideration the drawbacks of the prior art while taking into account the needs in the field of electrochemistry.
La composition au sens de l’invention consiste essentiellement, par exemple elle consiste, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique et au moins un polymère organique, l’au moins premier précurseur inorganique et l’au moins un deuxième précurseur inorganique étant dispersé dans l’au moins un polymère organique.The composition within the meaning of the invention consists essentially, for example it consists, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor and at least one organic polymer, the at least first inorganic precursor and the at least one second inorganic precursor being dispersed in the at least one organic polymer.
POLYMÈRE ORGANIQUEORGANIC POLYMER
L’au moins un polymère organique au sens de l’invention peut correspondre à un polymère comprenant au moins une chaine latérale, de préférence au moins deux, de façon plus préférée au moins trois et de manière encore plus préférée au moins quatre. Dans un mode de réalisation préféré, mais non limitatif de l’invention, l’au moins un polymère organique peut être un polymère dit « étoilé » ou branché ou en peigne (comb-like en terminologie anglosaxonne).The at least one organic polymer within the meaning of the invention may correspond to a polymer comprising at least one side chain, preferably at least two, more preferably at least three and even more preferably at least four. In a preferred, but non-limiting, embodiment of the invention, the at least one organic polymer may be a so-called “star” or branched or comb-like polymer.
L’au moins un polymère organique au sens de l’invention peut correspondre à un copolymère et/ou un homopolymère.The at least one organic polymer within the meaning of the invention may correspond to a copolymer and/or a homopolymer.
L’au moins un polymère organique au sens de l’invention peut être un polymère thermoplastique. Un polymère thermoplastique désigne un polymère qui est généralement solide à température ambiante, qui peut être cristallin, semi-cristallin ou amorphe, et qui ramollit lors d’une augmentation de température, en particulier après avoir dépassé sa température de transition vitreuse (Tg) et s'être écoulé à une température plus élevée et avoir été capable d'observer une fusion limpide lors du dépassement de sa température appelée température de fusion (Tf) (lorsqu’il est semi-cristallin), et qui devient solide à nouveau lorsque la température chute en dessous de son point de fusion et en dessous de sa température de transition vitreuse.The at least one organic polymer within the meaning of the invention may be a thermoplastic polymer. A thermoplastic polymer means a polymer which is generally solid at room temperature, which may be crystalline, semi-crystalline or amorphous, and which softens upon increasing temperature, in particular after exceeding its glass transition temperature (Tg) and flowing at a higher temperature and being able to observe a clear melt upon exceeding its temperature called melting temperature (Tm) (when it is semi-crystalline), and which becomes solid again when the temperature drops below its melting point and below its glass transition temperature.
L’au moins un polymère organique au sens de l’invention est de préférence solide à température ambiante, cela évite les risques d’effondrement ou de fuite et favorise le maintien du réseau polymérique.The at least one organic polymer within the meaning of the invention is preferably solid at room temperature, this avoids the risks of collapse or leakage and promotes the maintenance of the polymer network.
Avantageusement, l’au moins un polymère organique au sens de l’invention peut être fonctionnalisé. Par exemple, un polymère organique fonctionnalisé peut comprendre au moins un groupement chimique de type hydroxy, amine, halogène, alcool, epoxy, acide et/ou anhydride pour influencer (i.e. améliorer) les propriétés électrique et/ou mécanique et/ou chimique (réseau polymérique, formation de liaison chimique, conductivité ionique) de l’au moins un polymère organique, de préférence avec l’au moins un premier précurseur inorganique et/ou l’au moins un deuxième précurseur inorganique.Advantageously, the at least one organic polymer within the meaning of the invention may be functionalized. For example, a functionalized organic polymer may comprise at least one chemical group of hydroxy, amine, halogen, alcohol, epoxy, acid and/or anhydride type to influence (i.e. improve) the electrical and/or mechanical and/or chemical properties (polymer network, formation of chemical bond, ionic conductivity) of the at least one organic polymer, preferably with the at least one first inorganic precursor and/or the at least one second inorganic precursor.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, mais non limitatif, l’au moins un polymère organique fonctionnalisé peut comprendre au moins une fonction hydroxy.In a preferred but non-limiting embodiment of the invention, the at least one functionalized organic polymer may comprise at least one hydroxy function.
De préférence, l’au moins un polymère organique présente une masse moléculaire en poids allant de 1000 g/mole à 500000 g/mole, de préférence allant de 10000 g/mole à 300000 g/mole, et de manière encore plus préférée allant de 15000 g/mole à 250000 g/mole. La masse moléculaire moyenne en poids peut être mesurée par chromatographie d’exclusion stérique (CES).Preferably, the at least one organic polymer has a weight-average molecular mass ranging from 1000 g/mol to 500000 g/mol, preferably ranging from 10000 g/mol to 300000 g/mol, and even more preferably ranging from 15000 g/mol to 250000 g/mol. The weight-average molecular mass can be measured by size exclusion chromatography (SEC).
L’au moins un polymère organique au sens de l’invention peut être sélectionné parmi polyoxyde ou copolyoxyde d’alkylène(s), polyméthacrylate, polyacrylate, polysaccharide, polyacrylonitrile, polyimide, et/ou des (co) polymères de VF2 (pour fluorure de vinylidène), leur dérivé et/ou leur mélange.The at least one organic polymer within the meaning of the invention may be selected from polyoxide or copolyoxide of alkylene(s), polymethacrylate, polyacrylate, polysaccharide, polyacrylonitrile, polyimide, and/or (co)polymers of VF2 (for vinylidene fluoride), their derivative and/or their mixture.
De manière préférée, l’au moins un polymère organique au sens de l’invention peut être choisi parmi les homopolymères et/ou les copolymères d'oxyde d'éthylène (e.g. POE, copolymère du POE), d'oxyde de propylène, d'épichlorhydrine, d'allylglycidyléther ; les polymères halogénés tels que les homopolymères et/ou les copolymères de chlorure de vinyle, de fluorure de vinylidène (PVDF pour polyvinylidene fluoride en terminologie anglosaxonne), de chlorure de vinylidène, de tétrafluorure d'éthylène, ou de chlorotrifluoroéthylène, les copolymères de fluorure de vinylidène et de hexafluoropropylène (PVDF-co-HFP) ; les homopolymères et/ou les copolymères de (méth)acrylate tel que le poly(méthylméthacrylate) ; les homopolymères et/ou les copolymères de polyacrylonitrile (PAN) et/ou leurs mélanges.Preferably, the at least one organic polymer within the meaning of the invention may be chosen from homopolymers and/or copolymers of ethylene oxide (e.g. POE, POE copolymer), propylene oxide, epichlorohydrin, allylglycidyl ether; halogenated polymers such as homopolymers and/or copolymers of vinyl chloride, vinylidene fluoride (PVDF for polyvinylidene fluoride in English terminology), vinylidene chloride, ethylene tetrafluoride, or chlorotrifluoroethylene, copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene (PVDF-co-HFP); homopolymers and/or copolymers of (meth)acrylate such as poly(methylmethacrylate); homopolymers and/or copolymers of polyacrylonitrile (PAN) and/or their mixtures.
Par ailleurs, l’au moins un polymère organique est présent dans une quantité massique allant de 30 à 95 % dans la composition, de préférence dans une quantité allant de 33 à 90 % et de manière encore plus préférée dans une quantité allant de 38 à 85 %.Furthermore, the at least one organic polymer is present in a mass quantity ranging from 30 to 95% in the composition, preferably in an amount ranging from 33 to 90% and even more preferably in an amount ranging from 38 to 85%.
PREMIER PRÉCURSEUR INORGANIQUEFIRST INORGANIC PRECURSOR
L’au moins un premier précurseur inorganique est sélectionné parmi la famille des alcoxymetalloïde de formule M-(OR1)n, avec n allant de 1 à 4, R1 sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle et M un élément métalloïde.The at least one first inorganic precursor is selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR1) n , with n ranging from 1 to 4, R1 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group and M a metalloid element.
Chaque groupement R1 peut être indépendamment alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkyle substitué, cycloalkyle substitué, aryle substitué, aralkyle substitué, alkenyle, et/ou alkenyle substitué.Each R1 group may independently be alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, substituted alkyl, substituted cycloalkyl, substituted aryl, substituted aralkyl, alkenyl, and/or substituted alkenyl.
Un groupement alkyle peut comprendre un ou plusieurs dérivés des alcanes et/ou leurs substituants, linéaire et/ou ramifié et/ou cyclique par exemple méthyle, éthyle, propyle, butyle, phenyle, tolyle, xylyle, mésityle, naphtyle et/ou leur mélange.An alkyl group may comprise one or more derivatives of alkanes and/or their substituents, linear and/or branched and/or cyclic, for example methyl, ethyl, propyl, butyl, phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, naphthyl and/or their mixture.
Un groupement aryle peut comprendre un groupe fonctionnel qui dérive d’un groupement alkyle ayant perdu un hydrogène par exemple et/ou leurs dérivés (i.e. substitués et groupe) et/ou leur mélange.An aryl group may comprise a functional group which is derived from an alkyl group having lost a hydrogen for example and/or their derivatives (i.e. substituted and group) and/or their mixture.
Un groupement alkenyle peut comprendre un ou plusieurs dérivés d’un groupement aryle ayant perdu un hydrogène, par exemple et/ou leurs dérivés et/ou leur mélange par exemple les vinyl, les ethenyl et/ou les ethene.An alkenyl group may comprise one or more derivatives of an aryl group having lost a hydrogen, for example and/or their derivatives and/or their mixture, for example vinyl, ethenyl and/or ethene.
Un élément métalloïde est défini par la classification est peut correspondre à un atome de Bore (B), de Silicium (Si), de Germanium (Ge), d’Arsenic (As), d’Antimoine (Sb), de Tellure (Te) et/ou de Polonium (Po).A metalloid element is defined by the classification and can correspond to an atom of Boron (B), Silicon (Si), Germanium (Ge), Arsenic (As), Antimony (Sb), Tellurium (Te) and/or Polonium (Po).
De préférence, un élément métalloïde est sélectionné parmi le silicium et/ou le bore et de manière encore préférée le silicium.Preferably, a metalloid element is selected from silicon and/or boron and more preferably silicon.
De manière préférée, l’au moins un premier précurseur inorganique comprend un éther de silyle de préférence les tetraoxy alkyle de silicium.Preferably, the at least one first inorganic precursor comprises a silyl ether, preferably silicon tetraoxyalkyl.
Un autre exemple particulier peut comprendre le groupe des méthylsilane (TMS, DMS, DMPS, MDPS, DMIPS et leur dérivés), le groupe des ethylsilane (TES et ses dérivés), le groupe des isopropylsilane (TIPS et ses dérivés), le groupe des TBS (tert-butyldimethylsilane et ses dérivés), le groupe des tert-butyldiphenylsilane et ses dérivés (TBDPS), le groupe des phenylsilane et ses dérivés, le groupe des trialkylsilane et ses dérivés, le groupe des propylsilane et ses dérivés et/ou le groupe des hexylsilane et ses dérivés.Another particular example may include the methylsilane group (TMS, DMS, DMPS, MDPS, DMIPS and their derivatives), the ethylsilane group (TES and its derivatives), the isopropylsilane group (TIPS and its derivatives), the TBS group (tert-butyldimethylsilane and its derivatives), the tert-butyldiphenylsilane group and its derivatives (TBDPS), the phenylsilane group and its derivatives, the trialkylsilane group and its derivatives, the propylsilane group and its derivatives and/or the hexylsilane group and its derivatives.
Par exemple, l’au moins un premier précurseur inorganique peut être sélectionné parmi methyltrimethoxysilane (CH3Si(OCH3)3), methyltriethoxysilane (CH3Si(OC2H5)3), ethyltrimethoxysilane (C2H5Si(OCH3)3), ethyltriethoxysilane (C2H5Si(OC2H5)3), propyltrimethoxysilane (C3H7Si(OCH3)3), propyltriethoxysilane (C3H8Si(OC2H5)3), isobutyltrimethoxysilane (i-C4H9Si(OCH3)3), pentyltriethoxysilane (C6H5Si(OC2H5)3), octyltriethoxysilane (C8H17Si(OC2H5)3), octadecyltrimethoxysilane (C18H37Si(OCH3)3), octadecyltriethoxysilane (C18H37Si(OC2H5)3), phenyltrimethoxysilane (C6H5Si(OCH3)3), tetramethoxysilane (Si(OCH3)4), tétraéthoxysilane (Si(OC2H5)4), tetrapropoxysilane (Si(O-n-C3H7)4), tetraisopropoxysilane (Si(O-i-C3H7)4), tetrabutoxysilane Si(O-n-C4H9)4), tetrakis(s-butoxy)silane (Si(O-sec-C4H9)4), tetrakis(2-ethyl-butoxy)silane (Si(OCH2CH(C2H5)2)4), tetrakis(2-ethyl-hexoxy)silane (Si(OCH2CH(C2H5)(C4H9))4), etrakis(2-methoxy-ethoxy)silane (Si(OCH2CH2OCH3)4) , tetraphenoxysilane (Si(OC6H5)4, tetracetoxysilane (Si(OOCCH3)4), methyltriacetoxysilane (CH3Si(OOCCH3)3, ethyltriacetoxysilane (C2H5Si(OOCCH3)3), di-t-butoxydiacetoxysilane ((t-C4H9O)Si(OOCCH3)2), triethoxysilane( C6H16O3Si), dimethylethoxysilane (C4H12OSi), methyldiethoxysilane (C6H16O2Si), diphenyldiethoxysilane (C16H20O2Si), n-octyltriethoxysilane (C14H32O3Si), phenyltrimethoxysilane (C9H14O3Si),leurs mélanges, et/ou leurs dérivés (i.e. substitué et groupe).For example, the at least one first inorganic precursor may be selected from methyltrimethoxysilane (CH 3 Si(OCH 3 ) 3 ), methyltriethoxysilane (CH 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 ), ethyltrimethoxysilane (C 2 H 5 Si(OCH 3 ) 3 ), ethyltriethoxysilane (C 2 H 5 Si(OC 2 H 5 ) 3 ), propyltrimethoxysilane (C 3 H 7 Si(OCH 3 ) 3 ), propyltriethoxysilane (C 3 H 8 Si(OC 2 H 5 ) 3 ), isobutyltrimethoxysilane (iC 4 H 9 Si(OCH 3 ) 3 ), pentyltriethoxysilane (C 6 H 5 Si(OC 2 H 5 ) 3 ), octyltriethoxysilane (C 8 H 17 Si(OC 2 H 5 ) 3 ), octadecyltrimethoxysilane (C 18 H 37 Si(OCH 3 ) 3 ), octadecyltriethoxysilane (C 18 H 37 Si(OC 2 H 5 ) 3 ), phenyltrimethoxysilane (C 6 H 5 Si(OCH 3 ) 3 ), tetramethoxysilane (Si(OCH 3 ) 4 ), tetraethoxysilane (Si(OC 2 H 5 ) 4 ), tetrapropoxysilane (Si(OnC 3 H 7 ) 4 ), tetraisopropoxysilane (Si(OiC 3 H 7 ) 4 ), tetrabutoxysilane Si(OnC 4 H 9 ) 4 ), tetrakis(s-butoxy)silane (Si(O-sec-C 4 H 9 ) 4 ), tetrakis(2-ethyl-butoxy)silane (Si(OCH 2 CH(C 2 H 5 ) 2 ) 4 ), tetrakis(2-ethyl-hexoxy)silane (Si(OCH 2 CH(C 2 H 5 )(C 4 H 9 ))) 4 ), etrakis(2-methoxy-ethoxy)silane (Si(OCH 2 CH 2 OCH 3 ) 4 ), tetraphenoxysilane (Si(OC 6 H 5 ) 4 , tetracetoxysilane (Si(OOCCH 3 ) 4 ), methyltriacetoxysilane (CH 3 Si(OOCCH 3 ) 3 , ethyltriacetoxysilane (C 2 H 5 Si(OOCCH 3 ) 3 ), di-t-butoxydiacetoxysilane ((tC 4 H 9 O)Si(OOCCH 3 ) 2 ), triethoxysilane (C 6 H 16 O 3 Si), dimethylethoxysilane (C 4 H 12 OSi), methyldiethoxysilane (C 6 H 16 O 2 Si), diphenyldiethoxysilane (C 16 H 20 O 2 Si), n-octyltriethoxysilane (C 14 H 32 O 3 Si), phenyltrimethoxysilane (C 9 H 14 O 3 Si), their mixtures, and/or their derivatives (i.e. substituted and group).
Par exemple, l’au moins un premier précurseur inorganique peut être sélectionné parmi : Tetramethoxysilane (TMOS), Tetraethoxysilane (TEOS), Propyltriethoxysilane (C9H22O3Si), diphenyldiethoxysilane (C16H20O2Si) ethyltriethoxysilane (C8H20O3Si), methyltriethoxysilane (C7H18O3Si), n-octyltriethoxysilane (C14H32O3Si), phenyltriethoxysilane (C12H20O3Si), et/ou phenyl trimethoxysilane (C9H14O3Si).For example, the at least one first inorganic precursor may be selected from: Tetramethoxysilane (TMOS), Tetraethoxysilane (TEOS), Propyltriethoxysilane (C 9 H 22 O 3 Si), diphenyldiethoxysilane (C 16 H 20 O 2 Si) ethyltriethoxysilane (C 8 H 20 O 3 Si), methyltriethoxysilane (C 7 H 18 O 3 Si), n-octyltriethoxysilane (C 14 H 32 O 3 Si), phenyltriethoxysilane (C 12 H 20 O 3 Si), and/or phenyl trimethoxysilane (C 9 H 14 O 3 Si).
Par ailleurs, l’au moins un premier précurseur inorganique peut être présent dans une quantité massique allant de 0.5 à 30 % dans la composition, de préférence dans une quantité allant de 1 à 20 % et de manière préférée dans une quantité allant de 1à 15 % et de manière encore plus préférée dans une quantité allant de 1 à 5 %.Furthermore, the at least one first inorganic precursor may be present in a mass quantity ranging from 0.5 to 30% in the composition, preferably in an amount ranging from 1 to 20% and preferably in an amount ranging from 1 to 15% and even more preferably in an amount ranging from 1 to 5%.
Au moins un premier précurseur inorganique permet la création de liaisons chimiques avec l’au moins un polymère organique et/ou avec l’au moins un deuxième précurseur inorganique. L’au moins un premier précurseur inorganique permet de réagir (hydrolyse et/ou condensation) avec l’au moins un deuxième précurseur inorganique et de préférence avec au moins un groupement hydrolysable et/ou hydrolysé dudit au moins un deuxième précurseur inorganique.At least one first inorganic precursor allows the creation of chemical bonds with the at least one organic polymer and/or with the at least one second inorganic precursor. The at least one first inorganic precursor allows reaction (hydrolysis and/or condensation) with the at least one second inorganic precursor and preferably with at least one hydrolyzable and/or hydrolyzed group of said at least one second inorganic precursor.
Ceci permet également de concourir à la dispersion du premier précurseur inorganique dans l’au moins un polymère organique.This also helps to contribute to the dispersion of the first inorganic precursor in the at least one organic polymer.
Avantageusement, l’au moins un premier précurseur inorganique permet de fournir un métalloïde et de façon particulièrement préférée du Si, particulièrement préféré en électrochimie.Advantageously, the at least one first inorganic precursor makes it possible to provide a metalloid and particularly preferably Si, particularly preferred in electrochemistry.
Par ailleurs, l’au moins un premier précurseur inorganique permet de fournir des fonctions chimiques activables et/ou réactives dans la composition.Furthermore, the at least one first inorganic precursor makes it possible to provide activatable and/or reactive chemical functions in the composition.
En outre la présence de précurseur inorganique permet de participer et d’améliorer les propriétés mécaniques.In addition, the presence of an inorganic precursor helps to participate in and improve the mechanical properties.
DEUXIÈME PRÉCURSEUR INORGANIQUESECOND INORGANIC PRECURSOR
L’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi des (R2-O)4- m-M-(R3)mavec m allant de 1 à 3, R2 sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3 sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde.The at least one second inorganic precursor is selected from (R2-O) 4- m -M-(R3) m with m ranging from 1 to 3, R2 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group, R3 selected from alkyl, aryl and/or alkenyl group comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element.
Chaque groupement R2 peut être indépendamment alkyle, cycloalkyle, aryle, aralkyle, alkyle substitué, cycloalkyle substitué, aryle substitué aralkyle substitué, alkenyle, et/ou alkenyle substitué.Each R2 group may independently be alkyl, cycloalkyl, aryl, aralkyl, substituted alkyl, substituted cycloalkyl, substituted aryl, substituted aralkyl, alkenyl, and/or substituted alkenyl.
Un groupement alkyle peut comprendre un ou plusieurs dérivés des alcanes et/ou leurs substituants, linéaire et/ou ramifié et/ou cyclique par exemple méthyle, éthyle, propyle, butyle, tertiobutyle, phényle, tolyle, xylyle, mésityle, naphtyle etc et/ou leur mélange.An alkyl group may comprise one or more derivatives of alkanes and/or their substituents, linear and/or branched and/or cyclic, for example methyl, ethyl, propyl, butyl, tert-butyl, phenyl, tolyl, xylyl, mesityl, naphthyl, etc. and/or their mixture.
Un groupement aryle peut comprendre un groupe fonctionnel qui dérive d’un groupement alkyle ayant perdu un hydrogène par exemple et/ou leurs dérivés (i.e. substitués) et/ou leur mélange.An aryl group may comprise a functional group which is derived from an alkyl group having lost a hydrogen for example and/or their derivatives (i.e. substituted) and/or their mixture.
Un groupement alkenyle peut comprendre un ou plusieurs dérivés d’un groupement aryle ayant perdu un hydrogène, par exemple et/ou leurs dérivés et/ou leur mélange par exemple les vinyl, les ethenyl, les ethene.An alkenyl group may comprise one or more derivatives of an aryl group having lost a hydrogen, for example and/or their derivatives and/or their mixture, for example vinyl, ethenyl, ethene.
Le groupement R3 comprend un groupe hydrolysable et de préférence comprend une fonction hydrolysable. Une fonction hydrolysable peut être sélectionnée parmi, acyloxy, anhydride. De préférence le groupement R3 comprend une fonction anhydride et de manière plus préférée une fonction anhydride succinique.The R3 group comprises a hydrolyzable group and preferably comprises a hydrolyzable function. A hydrolyzable function may be selected from acyloxy and anhydride. Preferably, the R3 group comprises an anhydride function and more preferably a succinic anhydride function.
De manière préférée, le groupement R3 peut également comprendre un groupement alkyl succinique.Preferably, the R3 group may also comprise a succinic alkyl group.
Par exemple, l’au moins un deuxième précurseur inorganique peut être sélectionné parmi TESPSA pour 3-(triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride, (2-cyanoéthyl)triéthoxysilane et/ou tout autre précurseur inorganique comprenant de préférence une fonction hydrolysable et un groupement alkyl succinique.For example, the at least one second inorganic precursor may be selected from TESPSA for 3-(triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride, (2-cyanoethyl)triethoxysilane and/or any other inorganic precursor preferably comprising a hydrolyzable function and a succinic alkyl group.
Un élément métalloïde est défini par la classification est peut correspondre à un atome de Bore (B), de Silicium (Si), de Germanium (Ge), d’Arsenic (As), d’Antimoine (Sb), de Tellure (Te) et/ou de Polonium (Po).A metalloid element is defined by the classification and can correspond to an atom of Boron (B), Silicon (Si), Germanium (Ge), Arsenic (As), Antimony (Sb), Tellurium (Te) and/or Polonium (Po).
De préférence, un élément métalloïde est sélectionné parmi le silicium et/ou le bore et de manière encore préférée le silicium.Preferably, a metalloid element is selected from silicon and/or boron and more preferably silicon.
Par ailleurs, l’au moins un deuxième précurseur inorganique peut être présent dans une quantité massique allant de 0.5 à 30% dans la composition, de préférence dans une quantité massique allant de 1 à 20% et de manière préférée dans une quantité allant de 1 % à 15 % et de manière encore plus préférée dans une quantité allant de 1 à 10 %.Furthermore, the at least one second inorganic precursor may be present in a mass quantity ranging from 0.5 to 30% in the composition, preferably in a mass quantity ranging from 1 to 20% and preferably in an amount ranging from 1% to 15% and even more preferably in an amount ranging from 1 to 10%.
En outre, le rapport molaire entre l’au moins un premier précurseur inorganique et l’au moins un deuxième précurseur inorganique peut être compris entre 0.1 et 10 dans la composition, de préférence entre 0.1 et 5 et de manière préférée entre 0.1 et 1 et de manière encore plus préférée entre 0.1 et 0.5.Furthermore, the molar ratio between the at least one first inorganic precursor and the at least one second inorganic precursor may be between 0.1 and 10 in the composition, preferably between 0.1 and 5 and preferably between 0.1 and 1 and even more preferably between 0.1 and 0.5.
L’au moins un deuxième précurseur inorganique est le catalyseur de la réaction.The at least one second inorganic precursor is the catalyst for the reaction.
En effet, la fonction hydrolysable et de préférence la fonction anhydride succinique s’hydrolyse pour générer deux groupements, de préférence acides carboxyliques, qui vont activer la réaction sol-gel et produire des réactions d’estérifications. Ces interactions conduiront à un électrolyte solide aux propriétés améliorées.Indeed, the hydrolyzable function and preferably the succinic anhydride function hydrolyzes to generate two groups, preferably carboxylic acids, which will activate the sol-gel reaction and produce esterification reactions. These interactions will lead to a solid electrolyte with improved properties.
AUTRESOTHERS
La composition selon l’invention peut également comprendre, de préférence consister en d’autres composants.The composition according to the invention may also comprise, preferably consist of other components.
Dans un mode de réalisation, la composition peut en outre comprendre au moins un sel. Un sel peut correspondre au sens de la classification à un métal tel qu’à un métal alcalin, alcalino-terreux, de transition et/ou autre métal. De préférence la composition peut en outre comprendre un ou plusieurs sels de lithium, sodium, et/ou potassium. De manière plus préférée au moins un sel peut comprendre au moins un métal alcalin et de manière plus préférée un lithium. Un ou plusieurs sels de lithium peut être choisi parmi : Lithium bis-(oxalato)borate (LiBOB ou LiB(C2O4)2)) ; Lithium hexafluorophosphate (LiPF6) ; fluorate de lithium (LiFO3) ; métaborate de lithium (LiBO2), Lithium perchlorate (LiClO4) ; nitrate de lithium (LiNO3) Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF6) ; Lithium tétrafluoroborate (LiBF4) ; Lithium 4,5-dicyano-2- (trifluorométhyl)imidazol-l-ide (LiTDI) ; Lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) ; trifluoromethane-sulfonate de lithium (LiTF), Lithium bis-trifluorométhanesulfonimide (LiTFSI); LithiumN- fluorosulfonyltrifluoro-méthansulfonylamide (Li-FTFSI); Lithium tris(fluorosulfonyl)méthide (Li-FSM) ; Lithium bis(perfluoroethylsulfonyl)imide (LiBETI) ; Lithium difluoro(oxalate)borate (LiDFOB) ; Lithium 3-polysulfide sulfolane (LiDMDO), trifluoroacétate de lithium (CF3COOLi), dodécafluorododécaborate de dilithium (Li2B12F12), bis(oxalate)borate de lithium (LiBC4O8), les polysulfures minéraux de lithium (SyLi avec y supérieur ou égal à 2), leurs dérivés et/ou leurs mélanges.In one embodiment, the composition may further comprise at least one salt. A salt may correspond within the meaning of the classification to a metal such as an alkali, alkaline earth, transition and/or other metal. Preferably, the composition may further comprise one or more lithium, sodium, and/or potassium salts. More preferably, at least one salt may comprise at least one alkali metal and more preferably a lithium. One or more lithium salts may be chosen from: Lithium bis-(oxalato)borate (LiBOB or LiB(C 2 O 4 ) 2 )); Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ); lithium fluorate (LiFO 3 ); lithium metaborate (LiBO 2 ), Lithium perchlorate (LiClO 4 ); lithium nitrate (LiNO 3 ); Lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ); Lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ); Lithium 4,5-dicyano-2-(trifluoromethyl)imidazol-l-ide (LiTDI); Lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI); lithium trifluoromethanesulfonate (LiTF), Lithium bis-trifluoromethanesulfonimide (LiTFSI); LithiumN-fluorosulfonyltrifluoro-methansulfonylamide (Li-FTFSI); Lithium tris(fluorosulfonyl)methide (Li-FSM); Lithium bis(perfluoroethylsulfonyl)imide (LiBETI); Lithium difluoro(oxalate)borate (LiDFOB); Lithium 3-polysulfide sulfolane (LiDMDO), lithium trifluoroacetate (CF 3 COOLi), dilithium dodecafluorododecaborate (Li 2 B 12 F 12 ), lithium bis(oxalate)borate (LiBC 4 O 8 ), lithium mineral polysulfides (S y Li with y greater than or equal to 2), their derivatives and/or their mixtures.
La composition peut comprendre en outre au moins un sel dans une quantité massique allant de 1 à 50 % du poids total de la composition, de préférence dans une quantité allant de 1 à 40 % et de manière encore plus préférée dans une quantité allant de 1 à 25 %.The composition may further comprise at least one salt in a mass quantity ranging from 1 to 50% of the total weight of the composition, preferably in an amount ranging from 1 to 40% and even more preferably in an amount ranging from 1 to 25%.
Avantageusement, l’au moins un polymère organique permet de favoriser la dissociation du sel et le transport des ions.Advantageously, the at least one organic polymer makes it possible to promote the dissociation of the salt and the transport of ions.
La composition peut également comprendre en outre des particules inorganiques.The composition may also further comprise inorganic particles.
Les particules inorganiques présentent de préférence une granulométrie inférieure à 50 µm. Cette granulométrie peut être mesurée selon des techniques connues par exemple par granulométrie laser.The inorganic particles preferably have a particle size of less than 50 µm. This particle size can be measured using known techniques, for example by laser particle size measurement.
Des particules inorganiques au sens de l’invention peuvent comprendre des céramiques, de préférence des céramiques conductrices.Inorganic particles within the meaning of the invention may comprise ceramics, preferably conductive ceramics.
Ainsi dans des modes de réalisations, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique et au moins un polymère organique et/ou au moins un sel ionique, et/ou au moins des particules inorganiques et/ou au moins un solvant.Thus in embodiments, the composition may consist essentially, preferably consist of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor and at least one organic polymer and/or at least one ionic salt, and/or at least inorganic particles and/or at least one solvent.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, et au moins des particules inorganiques.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, and at least inorganic particles.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, et au moins un sel.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, and at least one salt.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, au moins un sel ionique et des particules inorganiques.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, at least one ionic salt and inorganic particles.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, et au moins un solvant.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, and at least one solvent.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, au moins un solvant et au moins un sel ionique.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, at least one solvent and at least one ionic salt.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, au moins un solvant et au moins des particules inorganiques.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, at least one solvent and at least inorganic particles.
Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, la composition peut consister essentiellement, de préférence consister, en au moins un premier précurseur inorganique, au moins un deuxième précurseur inorganique, au moins un polymère organique, au moins un solvant, au moins un sel ionique, et au moins des particules inorganiques.In a particular embodiment of the invention, the composition may consist essentially, preferably consist, of at least one first inorganic precursor, at least one second inorganic precursor, at least one organic polymer, at least one solvent, at least one ionic salt, and at least inorganic particles.
La composition ne comprend pas de catalyseur acide et/ou basique et/ou de chélateur acide et/ou basique additionnels car le deuxième précurseur inorganique agit en tant que tel.The composition does not comprise an additional acid and/or base catalyst and/or acid and/or base chelator because the second inorganic precursor acts as such.
Une telle composition selon l’invention permet la combinaison et de préférence la dispersion de précurseurs inorganiques au sein d’au moins un polymère organique. La composition permet de mêler intimement des précurseurs inorganiques avec au moins un polymère organique. La composition permet différentes applications et en particulier des applications en électrochimie. En outre, une telle composition permet de stabiliser les composants et en particulier les composants ioniques au sein de l’au moins un polymère organique.Such a composition according to the invention allows the combination and preferably the dispersion of inorganic precursors within at least one organic polymer. The composition allows the intimate mixing of inorganic precursors with at least one organic polymer. The composition allows different applications and in particular applications in electrochemistry. In addition, such a composition allows the stabilization of the components and in particular the ionic components within the at least one organic polymer.
UTILISATIONUSE
La composition peut être utilisée pour un électrolyte solide, de préférence pour former un électrolyte solide. La composition peut être destinée à la formation d’un électrolyte solide, de préférence pour la formation d’un électrolyte solide.The composition may be used for a solid electrolyte, preferably for forming a solid electrolyte. The composition may be for forming a solid electrolyte, preferably for forming a solid electrolyte.
Ainsi l’invention concerne l’utilisation de la composition pour former de préférence pour former spécifiquement un électrolyte solide. L’utilisation de la composition pour électrolyte solide permet une maitrise des réactions chimiques et en particulier de l’initiation des réactions sol-gel. En outre, grâce à l’utilisation d’une telle composition sans catalyseur, il n’y a pas de résidu de réaction présent et l’électrolyte solide présentera une meilleure stabilité électrochimique.Thus the invention relates to the use of the composition to form preferably to specifically form a solid electrolyte. The use of the composition for solid electrolyte allows control of chemical reactions and in particular of the initiation of sol-gel reactions. In addition, thanks to the use of such a composition without catalyst, there is no reaction residue present and the solid electrolyte will have better electrochemical stability.
Par ailleurs, la composition peut être utilisée sous forme de film, de préférence pour former un film de manière préférée pour former spécifiquement un film selon les techniques connues de l’homme du métier. Ainsi, l’invention concerne également un film obtenu à partir de la composition électrochimique et de préférence un film de polymère solide. Par exemple, la composition peut être déposée sur un support de sorte qu’après polymérisation celle-ci forme ledit film.Furthermore, the composition may be used in film form, preferably to form a film, preferably to specifically form a film according to techniques known to those skilled in the art. Thus, the invention also relates to a film obtained from the electrochemical composition and preferably a solid polymer film. For example, the composition may be deposited on a support so that after polymerization it forms said film.
ÉE LECTROLYELECTROLY TT E SOLIDEE SOLID
Selon un autre aspect, l’invention concerne un électrolyte solide. Un électrolyte solide est susceptible d’être obtenu à partir de la composition selon l’invention. De préférence, l’invention concerne un électrolyte solide obtenu à partir de la composition selon l’invention.According to another aspect, the invention relates to a solid electrolyte. A solid electrolyte is capable of being obtained from the composition according to the invention. Preferably, the invention relates to a solid electrolyte obtained from the composition according to the invention.
Un électrolyte solide peut correspondre à un séparateur, un composant d’un séparateur, un composant d’un catholyte, un composant d’un anolyte, un composant d’un accumulateur, d’une batterie, d’un condensateur, d’un condensateur électrique à double couche électrochimique, un assemblage membrane-électrode (AME) pour pile à combustible ou un dispositif électrochrome.A solid electrolyte may be a separator, a component of a separator, a component of a catholyte, a component of an anolyte, a component of an accumulator, a battery, a capacitor, an electrochemical double-layer electric capacitor, a membrane-electrode assembly (MEA) for a fuel cell, or an electrochromic device.
Ainsi l’invention concerne également l’utilisation d’un électrolyte solide selon l’invention, dans des dispositifs électrochimiques de types accumulateur, batterie, condensateur, condensateur électrique à double couche électrochimique, assemblage membrane-électrode (AME) pour pile à combustible ou dispositif électrochrome.Thus, the invention also relates to the use of a solid electrolyte according to the invention, in electrochemical devices of the accumulator, battery, capacitor, electrochemical double-layer electric capacitor, membrane-electrode assembly (MEA) type for fuel cell or electrochromic device.
Un électrolyte solide peut comprendre un polymère inorganique mélangé dans au moins un polymère organique.A solid electrolyte may comprise an inorganic polymer mixed in at least one organic polymer.
POLYMÈRE ORGANIQUEORGANIC POLYMER
Un polymère organique peut correspondre à un polymère au sens de l’invention tel que divulgué ci-dessus.An organic polymer may correspond to a polymer within the meaning of the invention as disclosed above.
POLYMÈRE INORGANIQUEINORGANIC POLYMER
Un polymère inorganique peut correspondre à la condensation d’au moins un premier précurseur inorganique, de préférence selon l’invention, avec au moins un deuxième précurseur inorganique, de préférence selon l’invention.An inorganic polymer may correspond to the condensation of at least one first inorganic precursor, preferably according to the invention, with at least one second inorganic precursor, preferably according to the invention.
En effet, par suite de réactions d’hydrolyse et de polycondensation d’alcoxydes inorganiques, un réseau d’oxyde tridimensionnel se forme. Par exemple, la présence du premier précurseur inorganique et du deuxième précurseur inorganique conduit à la formation de liaisons ester entre les groupes hydroxyle attachés soit au polymère organique, soit aux silanols et les groupes carboxyle du deuxième précurseur inorganique hydrolysé, conduisant à la formation d'un réseau hybride.Indeed, as a result of hydrolysis and polycondensation reactions of inorganic alkoxides, a three-dimensional oxide network is formed. For example, the presence of the first inorganic precursor and the second inorganic precursor leads to the formation of ester bonds between the hydroxyl groups attached either to the organic polymer or to the silanols and the carboxyl groups of the second hydrolyzed inorganic precursor, leading to the formation of a hybrid network.
L’un des principaux intérêts d’un tel polymère inorganique est sa parfaite compatibilité avec une grande variété de précurseurs alcoxydes, ainsi que la solubilité de ses précurseurs dans des solvants organiques usuels (alcool, THF...).One of the main advantages of such an inorganic polymer is its perfect compatibility with a wide variety of alkoxide precursors, as well as the solubility of its precursors in common organic solvents (alcohol, THF, etc.).
La présence de l’au moins un deuxième précurseur inorganique permet l'hydrolyse de groupement de préférence des groupes succiniques, l’au moins un premier précurseur permet alors la réaction (hydrolyse et condensation) avec les groupements hydrolysés de l’au moins un deuxième précurseur inorganique de préférence des groupes carboxyliques à partir de l’au moins un deuxième précurseur inorganique hydrolysés. La réaction conduit à la formation de liaisons d'ester entre les groupes hydroxyle attachés soit au polymère à base de PEO, soit à partir de silanols et des groupes carboxyle de l’au moins un deuxième précurseur inorganique hydrolysé, conduisant à la formation d'un réseau hybride organique/inorganique. Cette réaction améliore les performances de résistance et les propriétés mécaniques de l’électrolyte final. En outre, la composition ne nécessite pas de catalyseurs acide ou basique supplémentaires pour activer la réaction de sol-gel. Il s'agit d'un avantage en termes de purification des électrolytes car seuls de l'éthanol et de l'eau sont formés et facilement éliminés.The presence of the at least one second inorganic precursor allows the hydrolysis of groups preferably succinic groups, the at least one first precursor then allows the reaction (hydrolysis and condensation) with the hydrolyzed groups of the at least one second inorganic precursor preferably carboxylic groups from the at least one second hydrolyzed inorganic precursor. The reaction leads to the formation of ester bonds between the hydroxyl groups attached either to the PEO-based polymer or from silanols and the carboxyl groups of the at least one second hydrolyzed inorganic precursor, leading to the formation of an organic/inorganic hybrid network. This reaction improves the strength performance and mechanical properties of the final electrolyte. In addition, the composition does not require additional acid or base catalysts to activate the sol-gel reaction. This is an advantage in terms of electrolyte purification because only ethanol and water are formed and easily removed.
Ainsi, l’au moins un polymère organique comporte une condensation de l’au moins un premier précurseur inorganique avec l’au moins un deuxième précurseur inorganique dans sa forme hydrolysée pour former un réseau inorganique. Ledit réseau inorganique (i.e. polymère inorganique) condensant avec l’eau moins un polymère organique pour former un réseau hybride organique/inorganique. Par ailleurs, le rapport massique entre le polymère inorganique et le polymère organique peut correspondre à une valeur allant de 0.01 à 0.5 de préférence allant de 0.05 à 0.25.Thus, the at least one organic polymer comprises a condensation of the at least one first inorganic precursor with the at least one second inorganic precursor in its hydrolyzed form to form an inorganic network. Said inorganic network (i.e. inorganic polymer) condenses with water minus an organic polymer to form an organic/inorganic hybrid network. Furthermore, the mass ratio between the inorganic polymer and the organic polymer may correspond to a value ranging from 0.01 to 0.5, preferably ranging from 0.05 to 0.25.
La présence d’un polymère inorganique permet de remplacer l’addition d’acide et/ou de base nécessaire pour initier les réactions sol-gel.The presence of an inorganic polymer makes it possible to replace the addition of acid and/or base necessary to initiate sol-gel reactions.
En outre, cette nouvelle voie à partir de précurseur inorganique permet la génération de groupement acide de type acide carboxylique par exemple qui permettent d’activer la réaction sol-gel à partir de précurseur inorganique et de préférence d’hydrolyse de précurseur inorganique.In addition, this new route from inorganic precursor allows the generation of acid groups of the carboxylic acid type for example which make it possible to activate the sol-gel reaction from inorganic precursor and preferably hydrolysis of inorganic precursor.
La synthèse de l’électrolyte solide en présence de l’au moins un polymère organique par hydrolyse de précurseur agit comme catalyseur et co-précurseurs conduit à un composite entièrement amorphe avec un réseau de silice hybride.The synthesis of the solid electrolyte in the presence of at least one organic polymer by precursor hydrolysis acts as a catalyst and co-precursors leads to a fully amorphous composite with a hybrid silica network.
De plus, la présence d’une fraction inorganique améliore la fenêtre de tension de stabilité électrochimique.Additionally, the presence of an inorganic fraction improves the electrochemical stability voltage window.
L’électrolyte solide peut présenter une conductivité ionique d’au moins de 10-5S/cm à 25°C, obtenue par spectroscopie d’impédance électrochimique. De manière préférée, l’électrolyte solide peut comporter en présence de sels de lithium une conductivité ionique d’au moins 10-4S/cm à 25°C, de manière plus préférée d’au moins 0,5.10-4S/cm à 25°C.The solid electrolyte may have an ionic conductivity of at least 10 -5 S/cm at 25°C, obtained by electrochemical impedance spectroscopy. Preferably, the solid electrolyte may have, in the presence of lithium salts, an ionic conductivity of at least 10 -4 S/cm at 25°C, more preferably of at least 0.5.10 -4 S/cm at 25°C.
Avantageusement, l’électrolyte solide présente une bonne homogénéité de la structure de l’électrolyte de préférence à l’échelle submicronique et une bonne pureté (absence de catalyseur et de résidus).Advantageously, the solid electrolyte has good homogeneity of the structure of the electrolyte, preferably on the submicron scale, and good purity (absence of catalyst and residues).
L’électrolyte solide présente également de bonnes propriétés mécaniques et de conductivité ionique. Le gel obtenu lors de la réaction sol-gel présente une bonne condensation, proche de 100%. En effet, celui-ci n’est pas liquide tout en étant manipulable et étirable sans rompre ou sans s’écrouler.The solid electrolyte also exhibits good mechanical properties and ionic conductivity. The gel obtained from the sol-gel reaction exhibits good condensation, close to 100%. Indeed, it is not liquid while being able to be handled and stretched without breaking or collapsing.
Un électrolyte solide selon l’invention présente une durée de vie améliorée. Un électrolyte solide présente également de bonnes propriétés mécaniques et électriques. En outre, l’électrolyte solide selon l’invention possède également une bonne stabilité par absence des produits de réactions des catalyseurs acides ou basiques. De plus, l’électrolyte solide selon l’invention ne comprend pas d’espèce toxique, corrosive ou qui augmente sa dissolution.A solid electrolyte according to the invention has an improved lifespan. A solid electrolyte also has good mechanical and electrical properties. In addition, the solid electrolyte according to the invention also has good stability due to the absence of reaction products from acidic or basic catalysts. In addition, the solid electrolyte according to the invention does not contain any species that are toxic, corrosive, or that increase its dissolution.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un électrolyte solide comportant un réseau hybride organique et inorganique. De préférence, il s’agit d’un procédé de fabrication d’un électrolyte solide selon l’invention.According to another aspect, the invention relates to a method of manufacturing a solid electrolyte comprising an organic and inorganic hybrid network. Preferably, it is a method of manufacturing a solid electrolyte according to the invention.
Un procédé de fabrication selon l’invention peut comprendre une étape de préparation d’une composition, de préférence en solution dans un solvant, comprenant au moins un polymère organique comprenant au moins une chaine latérale et au moins un premier précurseur inorganique sélectionné parmi la famille des alcoxymétalloïdes de formule M-(OR1)navec n allant de 1 à 4 et R1 sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle, et/ou alkenyle, et M un élément métalloïde.A manufacturing method according to the invention may comprise a step of preparing a composition, preferably in solution in a solvent, comprising at least one organic polymer comprising at least one side chain and at least one first inorganic precursor selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR1) n with n ranging from 1 to 4 and R1 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl group, and M a metalloid element.
Un solvant peut correspondre à un solvant usuel pour les réactions sol-gel.A solvent can correspond to a usual solvent for sol-gel reactions.
Par exemple, un solvant peut correspondre à THF, acétone et/ou DMF.For example, a solvent might be THF, acetone, and/or DMF.
L’étape de préparation d’une composition peut comprendre l’ajout d’au moins un sel et de préférence au moins un sel de lithium à la composition et de manière plus préférée tel que divulgué ci-dessus.The step of preparing a composition may comprise adding at least one salt and preferably at least one lithium salt to the composition and more preferably as disclosed above.
L’étape de préparation d’une composition peut comprendre l’ajout de particules inorganiques, de préférence des particules inorganiques tel qu’également divulgué ci-dessus.The step of preparing a composition may comprise adding inorganic particles, preferably inorganic particles as also disclosed above.
Lors de l’étape de préparation de la composition, le rapport massique entre l’au moins un premier précurseur inorganique et l’au moins un polymère organique peut être supérieur ou égal à 0.01, de préférence supérieur ou égal à 0.02.During the step of preparing the composition, the mass ratio between the at least one first inorganic precursor and the at least one organic polymer may be greater than or equal to 0.01, preferably greater than or equal to 0.02.
Lors de l’étape de préparation de la composition le rapport massique entre l’au moins un premier précurseur inorganique et l’au moins un polymère organique peut être inférieur ou égal à 0.50, de préférence inférieur ou égal à 0.15.During the step of preparing the composition, the mass ratio between the at least one first inorganic precursor and the at least one organic polymer may be less than or equal to 0.50, preferably less than or equal to 0.15.
L’étape de préparation d’une composition ne comprend pas de catalyseur acide et/ou basique.The step of preparing a composition does not include an acid and/or basic catalyst.
L’étape de préparation peut être réalisée au moyen de matériel (i.e. balance, mélangeur etc.) et verreries usuellement utilisées dans le domaine.The preparation step can be carried out using equipment (i.e. scales, mixer, etc.) and glassware commonly used in the field.
Le procédé de fabrication d’un électrolyte solide peut comprendre une étape d’ajout d’au moins un deuxième précurseur inorganique sélectionné parmi des (R2-O)4-m-M-(R3)mavec m allant de 1 à 3, R2 sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3 sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde. De préférence au moins un deuxième précurseur inorganique tel que divulgué ci-dessus.The method for manufacturing a solid electrolyte may comprise a step of adding at least one second inorganic precursor selected from (R2-O)4-mM-(R3) m with m ranging from 1 to 3, R2 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group, R3 selected from alkyl, aryl and/or alkenyl group comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element. Preferably at least one second inorganic precursor as disclosed above.
L’étape d’ajout peut être réalisée au moyen de pipette et autre matériel permettant un ajout de préférence goutte à goutte.The addition step can be carried out using a pipette and other equipment allowing for addition preferably drop by drop.
Lors de l’étape d’ajout de l’au moins un deuxième précurseur inorganique, le rapport massique entre l’au moins un deuxième précurseur inorganique et l’au moins un polymère organique peut être supérieur ou égal à 0.010, de préférence supérieur ou égal 0.050.During the step of adding the at least one second inorganic precursor, the mass ratio between the at least one second inorganic precursor and the at least one organic polymer may be greater than or equal to 0.010, preferably greater than or equal to 0.050.
Lors de l’étape d’ajout de l’au moins un deuxième précurseur inorganique, le rapport massique entre l’au moins un deuxième précurseur inorganique et l’au moins un polymère organique peut être inférieur ou égal à 0.50, de préférence inférieur ou égal à 0.40.During the step of adding the at least one second inorganic precursor, the mass ratio between the at least one second inorganic precursor and the at least one organic polymer may be less than or equal to 0.50, preferably less than or equal to 0.40.
Lors de l’étape d’ajout de l’au moins un deuxième précurseur inorganique, le rapport molaire entre l’au moins un premier précurseur inorganique et l’au moins un deuxième précurseur inorganique peut être supérieur ou égal à 0.1.During the step of adding the at least one second inorganic precursor, the molar ratio between the at least one first inorganic precursor and the at least one second inorganic precursor may be greater than or equal to 0.1.
Lors de l’étape d’ajout de l’au moins un deuxième précurseur inorganique, le rapport molaire entre l’au moins un premier précurseur inorganique et l’au moins un deuxième précurseur inorganique peut être inférieur ou égal à 10, de préférence inférieur ou égal à 5 et de manière plus préférée inférieur ou égal à 1.During the step of adding the at least one second inorganic precursor, the molar ratio between the at least one first inorganic precursor and the at least one second inorganic precursor may be less than or equal to 10, preferably less than or equal to 5 and more preferably less than or equal to 1.
Le procédé de fabrication peut comprendre une étape de formation d’une préparation par hydrolyse et condensation de la composition de façon à former un réseau inorganique. L’étape d’hydrolyse peut être initiée grâce aux précurseurs. En effet, l’addition de deux précurseurs inorganiques selon l’invention permet d’initier la réaction sol-gel. En particulier, le deuxième précurseur inorganique agit en tant que catalyseur de réaction une fois hydrolysé pour initier cette réaction. Les produits de réaction (eau/alcool) peuvent être facilement éliminés. Par exemple, le procédé peut comprendre une étape de séchage, et/ou d’évaporation pour éliminer lesdits produits. Un séchage peut par exemple correspondre à un séchage sous vide. La réaction conduit à la formation d’un réseau inorganique au sein de la matrice polymérique. Ainsi, le procédé selon l’invention ne comprend pas de catalyse. Par ailleurs, lors de la formation du réseau inorganique au sein de la matrice, certains des éléments alcalin ou alcalino-terreux restent piégés dans le réseau inorganique au sein de la matrice polymérique, ce qui permet d’enrichir le réseau inorganique au sein de la matrice polymérique en élément alcalin ou alcalino-terreux.The manufacturing process may comprise a step of forming a preparation by hydrolysis and condensation of the composition so as to form an inorganic network. The hydrolysis step may be initiated using the precursors. Indeed, the addition of two inorganic precursors according to the invention makes it possible to initiate the sol-gel reaction. In particular, the second inorganic precursor acts as a reaction catalyst once hydrolyzed to initiate this reaction. The reaction products (water/alcohol) can be easily removed. For example, the process may comprise a drying and/or evaporation step to remove said products. Drying may, for example, correspond to vacuum drying. The reaction leads to the formation of an inorganic network within the polymer matrix. Thus, the process according to the invention does not comprise catalysis. Furthermore, during the formation of the inorganic network within the matrix, some of the alkali or alkaline-earth elements remain trapped in the inorganic network within the polymer matrix, which makes it possible to enrich the inorganic network within the polymer matrix with alkali or alkaline-earth elements.
Le procédé peut comprendre une étape de formation d’un électrolyte solide à partir de la préparation. L’étape de formation peut comprendre trempage retrait (imprégnation ou dip-coating en terminologie anglo-saxonne), trempage-tournette (spin-coating en terminologie anglo-saxonne), enduction au rouleau (roll coating en terminologie anglo-saxonne), racle (doctor blade en terminologie anglo-saxonne), électropulverisation, ou électrophorèse.The method may include a step of forming a solid electrolyte from the preparation. The forming step may include dip-coating, spin-coating, roll coating, doctor blade, electrospraying, or electrophoresis.
Le procédé de fabrication selon l’invention permet de se passer d’étape d’ajout de catalyseur acide et/ou basique et/ou de chélateur acide et/ou basique autre que le deuxième précurseur inorganique. Ainsi le procédé selon l’invention permet de faciliter la fabrication d’un électrolyte solide.The manufacturing process according to the invention makes it possible to dispense with the step of adding an acid and/or basic catalyst and/or an acid and/or basic chelator other than the second inorganic precursor. Thus, the process according to the invention makes it possible to facilitate the manufacture of a solid electrolyte.
Par ailleurs, le procédé selon l’invention permet d’élargir le choix des milieux, solvants.Furthermore, the method according to the invention makes it possible to broaden the choice of media and solvents.
Un exemple particulier de l’invention est illustré par la suite. Cet exemple illustre une voie préférée mais ne limite pas l’invention à cet exemple particulier.A particular example of the invention is illustrated below. This example illustrates a preferred route but does not limit the invention to this particular example.
EXPERIENCEEXPERIENCE
MatérielMaterial
Les expériences ont été réalisées avec un poly(oxyde d’éthylène)-stat-poly(oxyde de propylène (PEO170-stat-PPO30) en forme d’étoile à 4 branches présentant une masse molaire de 9500 g/mol. Le tétrahydrofurane anhydre (THF, ≥99,9 %, sans inhibiteur), l’orthosilicate de tétraéthyle (TEOS, 98 %) ont également été utilisés ainsi que du bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de lithium (LiTFSI, 99%) et du 3-(triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride (TESPSA, 95%).The experiments were carried out with a 4-pointed star-shaped poly(ethylene oxide)-stat-poly(propylene oxide) (PEO 170 -stat-PPO 30 ) with a molar mass of 9500 g/mol. Anhydrous tetrahydrofuran (THF, ≥99.9%, inhibitor-free), tetraethyl orthosilicate (TEOS, 98%) were also used, as well as lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI, 99%) and 3-(triethoxysilyl)propylsuccinic anhydride (TESPSA, 95%).
SynthèseSynthesis
Le PEO-stat-PPO (par la suite PEO) de type étoile a été mélangé avec du LiTFSI et solubilisé avec du THF à divers rapports molaires éthoxyde/lithium (20:1, 13:1, 10:1, 8:1 et 6 :1) dans un flacon de 20 ml à 30 % grammes pour 100 ml. Avant l’addition de TEOS, la quantité appropriée de TESPSA a été ajoutée goutte à goutte au mélange à l’aide d’une micropipette. Le mélange a été agité avec un agitateur magnétique pendant 30 minutes permettant l’hydrolyse des fonctions anhydride succinique, puis le TEOS a été ajouté selon un ratio molaire TESPSA/TEOS de 2 :1. La préparation finale a été agitée durant 6 h à 60°C avant d’être coulée sur acier inoxydable et séché sous vide à 80 °C pendant 24 heures.The star-type PEO -stat -PPO (hereinafter PEO) was mixed with LiTFSI and solubilized with THF at various ethoxide/lithium molar ratios (20:1, 13:1, 10:1, 8:1 and 6:1) in a 20 ml vial at 30% grams per 100 ml. Before the addition of TEOS, the appropriate amount of TESPSA was added dropwise to the mixture using a micropipette. The mixture was stirred with a magnetic stirrer for 30 minutes allowing the hydrolysis of the succinic anhydride functions, then TEOS was added at a TESPSA/TEOS molar ratio of 2:1. The final preparation was stirred for 6 h at 60°C before being cast on stainless steel and dried under vacuum at 80°C for 24 hours.
Les électrolytes solides ont été préparés via une réaction sol-gel non hydrolytique en utilisant à la fois des précurseurs TEOS et TESPSA. Tous les composants sont de préférence miscibles dans le THF, conduisant à une solution homogène avant la réaction de sol-gel.Solid electrolytes were prepared via a non-hydrolytic sol-gel reaction using both TEOS and TESPSA precursors. All components are preferentially miscible in THF, leading to a homogeneous solution before the sol-gel reaction.
La synthèse de la préparation a été réalisée en trois étapes : solubilisation du polymère et du sel de lithium dans le THF, suivi de l’ajout de TESPSA permettant l’hydrolyse des groupes succiniques, puis TEOS, a été ajouté pour initier l’hydrolyse et la condensation avec les acides carboxyliques issus de l’hydrolyse du TESPSA. La réaction conduit à la formation de liaisons ester entre le groupe hydroxyle attaché soit au polymère de PEO, soit aux silanols et les groupes carboxyle du TESPSA hydrolysé, conduisant à la formation d'un réseau hybride. Cette réaction améliore les performances de résistance et les propriétés mécaniques de l’électrolyte final. Aucun catalyseur acide ou alcalin supplémentaire pour activer la réaction sol-gel n’a été utilisé. Il s’agit d’un avantage en termes de purification de l’électrolyte puisque seuls l’éthanol et l’eau sont formés et peuvent être éliminés pendant le séchage par exemple.The synthesis of the preparation was carried out in three steps: solubilization of the polymer and the lithium salt in THF, followed by the addition of TESPSA allowing the hydrolysis of the succinic groups, then TEOS, was added to initiate the hydrolysis and condensation with the carboxylic acids resulting from the hydrolysis of TESPSA. The reaction leads to the formation of ester bonds between the hydroxyl group attached to either the PEO polymer or the silanols and the carboxyl groups of the hydrolyzed TESPSA, leading to the formation of a hybrid network. This reaction improves the strength performance and mechanical properties of the final electrolyte. No additional acid or alkaline catalyst to activate the sol-gel reaction was used. This is an advantage in terms of electrolyte purification since only ethanol and water are formed and can be removed during drying for example.
La stabilité thermique du CPE (composite polymer electrolyte) a été étudiée par analyse thermogravimétrique (TGA). La
L'impact de la quantité de silice et de la teneur en sel sur la température de transition vitreuse a été étudié par DSC (pour Differential Scanning Calorimetry en terminologie anglo-saxonne), comme indiqué sur la figure 2. La DSC a été réalisée sous atmosphère de N2. Pour chaque échantillon, la température a été augmentée de 40 à 240 °C puis refroidie à -65 °C à une vitesse de 10 °C/min. Pour évaluer le potentiel du CPE pour les applications dans l’électrochimie en particulier les batteries, la conductivité ionique, la stabilité électrochimique et l’influence des concentrations de silice et de sel de lithium ont été étudiées et reportées en figure 2. La
La
La
La
La
CONCLUSIONCONCLUSION
Ainsi, la présente invention permet une nouvelle voie de synthèse d’un électrolyte solide à partir d’une composition sans catalyseur acides et/ou basique mais comprenant, consistant essentiellement en deux précurseurs inorganiques et un polymère organique. Un précurseur inorganique de préférence un alcoxyde réactif et un alcoolate de lithium et/ou un alcoxy alcoolate de lithium, de manière préférée l’anhydride 3-(Trithoxysilyl)propylsuccinique (TESPSA), et l’orthosilicate de tétraéthyle (TEOS) pour générer une réaction sol-gel in situ au sein d’une matrice polymérique de préférence du type PEO conduisant à un électrolyte polymère composite (CPE) affichant une conductivité ionique améliorée autour de 10-4S.cm-1à 30°C.Thus, the present invention allows a new route for synthesizing a solid electrolyte from a composition without acid and/or basic catalyst but comprising, essentially consisting of two inorganic precursors and an organic polymer. An inorganic precursor preferably a reactive alkoxide and a lithium alcoholate and/or a lithium alkoxy alcoholate, preferably 3-(Trithoxysilyl)propylsuccinic anhydride (TESPSA), and tetraethyl orthosilicate (TEOS) to generate an in situ sol-gel reaction within a polymer matrix preferably of the PEO type leading to a composite polymer electrolyte (CPE) displaying an improved ionic conductivity around 10 -4 S.cm -1 at 30°C.
La synthèse d’électrolyte solide par hydrolyse de précurseur inorganique de préférence alcoxyde réactif et alcoolate de lithium et/ou un alcoxy alcoolate de lithium de manière préférée TEOS en présence de TESPSA comme catalyseur conduit à un électrolyte solide avec un polymère organique comprenant au moins une chaine latérale de préférence du type PEO totalement amorphe avec un réseau de silice observable par des techniques de microscopie (microscopie électronique à balayage et microscopie à force atomique). La caractérisation de la phase inorganique par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) montre que le réseau inorganique contribue à réduire la cristallinité du polymère organique de préférence du PEO, conduisant à une structure amorphe à haute conductivité. De plus, la présence d’une fraction inorganique améliore la fenêtre de stabilité électrochimique jusqu’à 5,3 V par rapport à Li/Li+.The synthesis of solid electrolyte by hydrolysis of inorganic precursor preferably reactive alkoxide and lithium alcoholate and/or lithium alkoxy alcoholate preferably TEOS in the presence of TESPSA as catalyst leads to a solid electrolyte with an organic polymer comprising at least one side chain preferably of the totally amorphous PEO type with a silica network observable by microscopy techniques (scanning electron microscopy and atomic force microscopy). The characterization of the inorganic phase by differential scanning calorimetry (DSC) shows that the inorganic network contributes to reduce the crystallinity of the organic polymer preferably PEO, leading to an amorphous structure with high conductivity. In addition, the presence of an inorganic fraction improves the electrochemical stability window up to 5.3 V compared to Li/Li + .
L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, sauf indication contraire, les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacune des mises en œuvre décrite ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente.The invention may be the subject of numerous variations and applications other than those described above. In particular, unless otherwise indicated, the different structural and functional characteristics of each of the implementations described above should not be considered as combined and/or closely and/or inextricably linked to each other, but on the contrary as simple juxtapositions. Furthermore, the structural and/or functional characteristics of the different embodiments described above may be the subject in whole or in part of any different juxtaposition or any different combination.
Claims (12)
- L’au moins un premier précurseur inorganique est sélectionné parmi la famille des alcoxymétalloïdes de formule M-(OR1)navec n allant de 1 à 4 et R1sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle, et/ou alkenyle, et M un élément métalloïde,
- L’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi des (R2-O)4-m-M-(R3)mavec m allant de 1 à 3, R2sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle et comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde, et
- L’au moins un polymère organique comprend au moins une chaine latérale.
- The at least one first inorganic precursor is selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR 1 ) n with n ranging from 1 to 4 and R 1 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl group, and M a metalloid element,
- The at least one second inorganic precursor is selected from (R 2 -O) 4-m -M-(R 3 ) m with m ranging from 1 to 3, R 2 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group, R 3 selected from alkyl, aryl and/or alkenyl group and comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element, and
- The at least one organic polymer comprises at least one side chain.
- L’au moins un premier précurseur inorganique est sélectionné parmi la famille des alcoxymétalloïdes de formule M-(OR1)navec n allant de 1 à 4 et R1sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle, et/ou alkenyle, et M un élément métalloïde,
- L’au moins un deuxième précurseur inorganique est sélectionné parmi des (R2-O)4-m-M-(R3)mavec m allant de 1 à 3, R2sélectionné parmi hydrogène, groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle, R3sélectionné parmi groupement alkyle, aryle et/ou alkenyle et comprenant une fonction hydrolysable et M un élément métalloïde, et
- L’au moins un polymère organique comprend au moins une chaine latérale.
- The at least one first inorganic precursor is selected from the family of alkoxymetalloids of formula M-(OR 1 ) n with n ranging from 1 to 4 and R 1 selected from hydrogen, alkyl, aryl, and/or alkenyl group, and M a metalloid element,
- The at least one second inorganic precursor is selected from (R 2 -O) 4-m -M-(R 3 ) m with m ranging from 1 to 3, R 2 selected from hydrogen, alkyl, aryl and/or alkenyl group, R 3 selected from alkyl, aryl and/or alkenyl group and comprising a hydrolyzable function and M a metalloid element, and
- The at least one organic polymer comprises at least one side chain.
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