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FR3109673A1 - Component with active material retention reliefs for electrical energy accumulator, electrical energy accumulator using the component and manufacturing method - Google Patents

Component with active material retention reliefs for electrical energy accumulator, electrical energy accumulator using the component and manufacturing method Download PDF

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FR3109673A1
FR3109673A1 FR2004007A FR2004007A FR3109673A1 FR 3109673 A1 FR3109673 A1 FR 3109673A1 FR 2004007 A FR2004007 A FR 2004007A FR 2004007 A FR2004007 A FR 2004007A FR 3109673 A1 FR3109673 A1 FR 3109673A1
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Pellenc Energy SAS
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Abstract

L'invention concerne un composant (1) pour accumulateur électrique, comportant : - un substrat (10) comprenant au moins une couche conductrice électrique (30) formant collecteur de courant, - au moins un film séparateur (50), - au moins une couche (40) de particules de matière active d'électrode, en contact électrique avec la couche de collecteur de courant, et disposée entre le substrat et le film séparateur. Conformément à l'invention : - la couche de particules de matière active d'électrode est dépourvue de liant, - au moins l'un du substrat et du film séparateur est hérissé de reliefs de rétention (24) de la couche de particules de matière active d'électrode. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel composant et une cellule d'accumulateur d'énergie comprenant un ou plusieurs de tels composants. Applications aux accumulateurs et supercondensateurs du type lithium-ion, lithium métal, lithium-soufre, lithium air et sodium-ion notamment. Figure 6 The invention relates to a component (1) for an electric accumulator, comprising: - a substrate (10) comprising at least one electrically conductive layer (30) forming a current collector, - at least one separator film (50), - at least one layer (40) of particles of active electrode material, in electrical contact with the current collector layer, and arranged between the substrate and the separator film. According to the invention: - the layer of particles of active electrode material is devoid of binder, - At least one of the substrate and of the separator film is bristling with retention reliefs (24) of the layer of particles of active electrode material. The invention also relates to a method of making such a component and to an energy storage cell comprising one or more of such components. Applications to accumulators and supercapacitors of the lithium-ion, lithium metal, lithium-sulfur, lithium air and sodium-ion type in particular. Figure 6

Description

Composant à reliefs de rétention de matière active pour accumulateur d’énergie électrique, accumulateur d’énergie électrique utilisant le composant et procédé de fabrication.Component with active material retention reliefs for an electrical energy accumulator, electrical energy accumulator using the component and manufacturing method.

La présente invention concerne des composants destinés à la fabrication d'accumulateurs d'énergie électrique et en particulier des accumulateurs de type lithium-ion, lithium-soufre, lithium métal, lithium-air, sodium-ion ou sodium métal, ainsi que leur système électrochimique basé sur le transport d’ions. Les composants peuvent être utilisés pour la fabrication de batteries ou de supercondensateurs.The present invention relates to components intended for the manufacture of electrical energy accumulators and in particular accumulators of the lithium-ion, lithium-sulfur, lithium metal, lithium-air, sodium-ion or sodium metal type, as well as their system electrochemical based on ion transport. The components can be used to manufacture batteries or supercapacitors.

On entend par "composants" des parties constitutives d'un accumulateur d'énergie électrique qui peuvent être fabriquées séparément et assemblés pour la formation d'une ou de plusieurs cellules d'accumulateur. Il s'agit en particulier de composants comprenant au moins une couche de matière active. L'invention concerne également un procédé de fabrication des composants. Elle concerne enfin une cellule d'accumulateur d'énergie électrique, ainsi qu'un accumulateur d'énergie électrique, comprenant au moins un des composants précités.The term "components" means constituent parts of an electrical energy accumulator which can be manufactured separately and assembled to form one or more accumulator cells. These are in particular components comprising at least one layer of active material. The invention also relates to a method of manufacturing the components. Finally, it relates to an electrical energy accumulator cell, as well as an electrical energy accumulator, comprising at least one of the aforementioned components.

L'invention trouve des applications dans le domaine technique de la fabrication de batteries et/ou de condensateurs électriques.The invention finds applications in the technical field of the manufacture of batteries and/or electric capacitors.

Dans la description qui suit, la référence à des batteries ou à des cellules de batterie est entendue comme n'excluant pas l'utilisation des composants de l'invention pour la réalisation d'accumulateurs d'énergie sous la forme de supercondensateurs.In the following description, the reference to batteries or to battery cells is understood as not excluding the use of the components of the invention for producing energy accumulators in the form of supercapacitors.

Etat de la technique antérieureState of the prior art

Les cellules de batterie au lithium comportent une électrode positive, une électrode négative, un séparateur isolant électrique perméable à l'électrolyte, disposé entre l'électrode positive et l'électrode négative, et un électrolyte imprégnant les électrodes et le séparateur.Lithium battery cells include a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte-permeable electrical insulating separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte impregnating the electrodes and the separator.

Dans la suite de la description on entend par électrode positive, respectivement négative, une partie d'un accumulateur d'énergie électrique comprenant pour l'essentiel une matière active positive, respectivement une matière active négative.In the remainder of the description, the term “positive, respectively negative” electrode is understood to mean part of an electrical energy accumulator essentially comprising a positive active material, respectively a negative active material.

Dans le cas d'un accumulateur d'énergie au lithium, la matière active positive peut comporter un oxyde métallique lithié susceptible de constituer un réservoir d'ions de lithium. La matière active négative peut comporter, par exemple, du graphite capable d’insérer des ions lithium. L'électrode positive et l'électrode négative sont associées à des couches conductrices électriques, généralement métalliques servant d'interface électrique avec la matière active d'électrode. Ces couches sont désignées par collecteur de courant.In the case of a lithium energy accumulator, the positive active material may comprise a lithiated metal oxide capable of constituting a reservoir of lithium ions. The negative active material may comprise, for example, graphite capable of inserting lithium ions. The positive electrode and the negative electrode are associated with electrically conductive layers, generally metallic, serving as an electrical interface with the active electrode material. These layers are referred to as current collector.

Dans le cas d'un accumulateur d'énergie au lithium, le collecteur de courant associé à l'électrode positive peut comporter une couche d'aluminium en contact avec la matière active positive. Similairement le collecteur de courant associé à l'électrode négative peut comporter une couche de cuivre en contact avec la matière active négative.In the case of a lithium energy accumulator, the current collector associated with the positive electrode may comprise an aluminum layer in contact with the positive active material. Similarly, the current collector associated with the negative electrode may comprise a layer of copper in contact with the negative active material.

L'insertion des ions lithium dans la matière active de l'électrode négative, intervenant au moment de la charge de l'accumulateur d'énergie électrique, a pour effet d'augmenter le volume de la matière active. De même, lors de la décharge de l’accumulateur d'énergie électrique, les ions lithium s’insèrent dans la matière active de l’électrode positive et en modifient aussi le volume. La répétition d'un grand nombre de cycles de charge et de décharge induit lors de chaque cycle des variations de volumes dans les matières actives. Ceci a pour effet de modifier et de désorganiser la structure de ces matières actives, mais aussi de modifier le contact entre les matières actives et le collecteur d’électrode. De ce fait, la structure et les caractéristiques électriques des électrodes évoluent dans le temps induisant une réduction des performances dans le stockage et la restitution de l'énergie électrique par l’accumulateur.The insertion of lithium ions into the active material of the negative electrode, occurring at the time of charging of the electrical energy accumulator, has the effect of increasing the volume of the active material. Similarly, during the discharge of the electrical energy accumulator, the lithium ions are inserted into the active material of the positive electrode and also modify its volume. The repetition of a large number of charging and discharging cycles induces volume variations in the active materials during each cycle. This has the effect of modifying and disorganizing the structure of these active materials, but also of modifying the contact between the active materials and the electrode collector. As a result, the structure and electrical characteristics of the electrodes change over time, leading to a reduction in performance in the storage and return of electrical energy by the accumulator.

Afin de réduire l'altération de la matière active d'électrode, on peut utiliser une matière active d’électrode sous forme de particules de petites dimensions, c'est à dire de poudres ou de fibres courtes. Il s'agit, par exemple de particules micrométriques voire nanométriques.In order to reduce the alteration of the active electrode material, it is possible to use an active electrode material in the form of small-sized particles, i.e. powders or short fibers. These are, for example, micrometric or even nanometric particles.

Le caractère pulvérulent de la matière active micrométrique, évite, ou pour le moins réduit la détérioration progressive des électrodes au cours des cycles de charge ou de décharge. Il augmente en revanche la difficulté de fabrication des accumulateurs d'énergie. En particulier, le caractère pulvérulent de la matière active, et/ou son facteur de forme, tel que des fibres courtes par exemple, pose des problèmes de maintien de cette matière sur des collecteurs de courant pour la formation des électrodes. Il pose également des problèmes de maintien des électrodes et des problèmes de contact électrique avec les collecteurs de courants associés aux électrodes.The pulverulent nature of the micrometric active material avoids, or at least reduces the progressive deterioration of the electrodes during charging or discharging cycles. On the other hand, it increases the difficulty of manufacturing energy accumulators. In particular, the pulverulent nature of the active material, and/or its form factor, such as short fibers for example, poses problems of maintaining this material on current collectors for the formation of electrodes. It also poses problems of maintaining the electrodes and problems of electrical contact with the current collectors associated with the electrodes.

Ces difficultés peuvent être surmontées en ajoutant à la matière active un liant. Le liant a, dans ce cas, une double fonction de structurer la matière active au sein de l’électrode et de faciliter sa fixation sur les collecteurs de courant. Le liant est de préférence un polymère, par exemple du polyfluorure de vinylidène (PVDF). La quantité de liant ajoutée à la poudre de matière active peut varier de 2 à 20 pour cent en masse du total de la matière sèche de l’électrode.These difficulties can be overcome by adding a binder to the active ingredient. The binder has, in this case, a dual function of structuring the active material within the electrode and facilitating its attachment to the current collectors. The binder is preferably a polymer, for example polyvinylidene fluoride (PVDF). The amount of binder added to the active material powder can vary from 2 to 20 percent by mass of the total dry matter of the electrode.

Le liant peut être associé à un solvant de manière à conférer à la matière active une consistance liquide ou semi-liquide au moment de l’enduction des collecteurs de courant. La consistance liquide ou semi-liquide permet de déposer la matière active sous la forme d'une couche mince, comparable à une couche d’encre, en mettant en œuvre des techniques de dépôt comparables aux techniques d'imprimerie ou de sérigraphie.The binder can be combined with a solvent so as to give the active material a liquid or semi-liquid consistency when coating the current collectors. The liquid or semi-liquid consistency makes it possible to deposit the active material in the form of a thin layer, comparable to a layer of ink, by implementing deposition techniques comparable to printing or screen printing techniques.

Après le dépôt, un séchage au four permet d'évaporer le solvant utilisé de sorte que le liant se solidifie en fixant les particules de matière active entre elles et au contact des collecteurs.After deposition, drying in the oven makes it possible to evaporate the solvent used so that the binder solidifies by fixing the particles of active material between them and in contact with the collectors.

Également, après son dépôt, la matière active peut subir une opération de calandrage consistant à la compacter de manière à réduire et calibrer son épaisseur tout en contrôlant la porosité de l’électrode. Cette opération a également pour effet d'améliorer la conductibilité électrique dans la couche de matière active en renforçant le contact entre les particules et avec le collecteur de courant.Also, after its deposition, the active material can undergo a calendering operation consisting in compacting it so as to reduce and calibrate its thickness while controlling the porosity of the electrode. This operation also has the effect of improving the electrical conductivity in the layer of active material by reinforcing the contact between the particles and with the current collector.

Une autre technique pour la fixation de la matière active, consiste à utiliser une structure poreuse dans laquelle sont disséminées des particules de matière active. On peut se reporter à ce sujet au document US9077041.Another technique for fixing the active material consists in using a porous structure in which particles of active material are disseminated. Reference may be made on this subject to document US9077041.

Alors que l'utilisation de matière active sous forme de poudres de particules fines et/ou avec un facteur de forme tel que des fibres courtes apparait comme prometteuse pour l'amélioration de la capacité électrique et de la pérennité des accumulateurs d'énergie électrique, l'invention procède de l'identification d'un certain nombre de limites ou de difficultés techniques. Il s'agit, en particulier, de difficultés techniques ayant trait à la présence d’une quantité importante de liant inhérente à cette technologie.While the use of active material in the form of powders of fine particles and/or with a form factor such as short fibers appears to be promising for improving the electrical capacity and the durability of electrical energy accumulators, the invention proceeds from the identification of a certain number of limits or technical difficulties. These are, in particular, technical difficulties relating to the presence of a large quantity of binder inherent in this technology.

Le liant enrobe au moins partiellement les particules de matière active. Il constitue ainsi une gêne notamment pour la diffusion, ou la percolation, de l'électrolyte dans les électrodes. Cette gêne est d'autant plus importante que la couche de matière active est épaisse et qu'elle est fortement compactée. Or, une mauvaise percolation de l'électrolyte a pour effet de réduire l’efficacité de la matière active et constitue une limite pour la pleine récupération de la capacité électrique de l'accumulateur.The binder at least partially coats the particles of active material. It thus constitutes a hindrance in particular for the diffusion, or the percolation, of the electrolyte in the electrodes. This discomfort is all the more significant as the layer of active material is thick and highly compacted. However, poor percolation of the electrolyte has the effect of reducing the efficiency of the active material and constitutes a limit for the full recovery of the electrical capacity of the accumulator.

Par ailleurs, le liant, lorsqu'il enrobe partiellement ou totalement les particules de matière active a tendance à créer, entre les particules, une barrière avec un certain effet d'isolation à la fois électrique et ionique. Sans empêcher entièrement la circulation des électrons entre les particules de matière active en contact, de proche en proche jusqu'au collecteur de courant, l'effet d'isolation relatif des particules a pour conséquence d'augmenter la résistance électrique interne des accumulateurs d'énergie. Il peut en résulter des effets délétères d'échauffement par effet joule, notamment sous des courants de charge ou de décharge de forte intensité. De la même façon, le fait que les particules de matière active soient entourées de liant, nuit à la percolation des ions véhiculés dans l’électrolyte avec les particules de matière active. Il en résulte une diminution de la capacité électrique et une impossibilité à délivrer des courants importants dans de tels accumulateurs d'énergie.Moreover, the binder, when it partially or completely coats the particles of active material, tends to create, between the particles, a barrier with a certain effect of both electrical and ionic insulation. Without entirely preventing the circulation of electrons between the particles of active material in contact, step by step as far as the current collector, the relative insulation effect of the particles has the consequence of increasing the internal electrical resistance of the accumulators by energy. This can result in deleterious effects of heating by Joule effect, in particular under high intensity charging or discharging currents. In the same way, the fact that the particles of active material are surrounded by binder, harms the percolation of the ions conveyed in the electrolyte with the particles of active material. This results in a reduction in the electrical capacity and an impossibility of delivering high currents in such energy accumulators.

Pour ces raisons, l’emploi de liant limite les possibilités de réalisation d’électrodes épaisses.For these reasons, the use of a binder limits the possibilities of producing thick electrodes.

L'invention propose un composant constitutif pour un accumulateur d'énergie électrique et, par extension, un accumulateur d'énergie électrique permettant de surmonter les difficultés techniques précitées.The invention proposes a constituent component for an electrical energy accumulator and, by extension, an electrical energy accumulator making it possible to overcome the aforementioned technical difficulties.

L'invention propose également un procédé de réalisation d'un tel composant.The invention also proposes a method for producing such a component.

Un but de l'invention est en particulier d'améliorer la percolation, c’est-à-dire la diffusion de l’électrolyte, et de fait la circulation des ions (lithium, sodium, …) véhiculés par l’électrolyte, dans la matière active des électrodes d’un accumulateur d’énergie.An object of the invention is in particular to improve the percolation, that is to say the diffusion of the electrolyte, and therefore the circulation of the ions (lithium, sodium, etc.) conveyed by the electrolyte, in the active material of the electrodes of an energy accumulator.

Un autre but de l'invention est d'améliorer la conduction électrique à l'intérieur de la matière active, et de la matière active vers les collecteurs de courant des accumulateurs d'énergie électrique. Elle vise ainsi à réduire la résistance interne des accumulateurs d'énergie électrique et leur échauffement par effet joule lors de phases de charge et de décharge. Ainsi, des courants plus importants peuvent être véhiculés sans pénaliser la durée de vie des accumulateurs d’énergie.Another object of the invention is to improve the electrical conduction inside the active material, and from the active material towards the current collectors of the electrical energy accumulators. It thus aims to reduce the internal resistance of electrical energy accumulators and their heating by Joule effect during charging and discharging phases. Thus, higher currents can be conveyed without penalizing the life of the energy accumulators.

Un autre but encore de l'invention est d'augmenter l'épaisseur de la matière active des électrodes et d'améliorer ainsi le rapport de masse entre la matière active d’électrodes sur la matière inactive structurelle des accumulateurs d’énergie électrique. On entend par matière inactive structurelle des accumulateurs d’énergie électrique, la matière de toutes les parties qui n’ont pas de fonction active directe dans le stockage de l’énergie électrique. Il s’agit, par exemple, de l’enceinte ou de l’enveloppe des accumulateurs d’énergie électrique, des collecteurs de courant, du séparateur ou encore des conducteurs électriques utilisés pour l’interconnexion de cellules d’accumulateur. Un meilleur rapport de la masse de matière active d’électrodes sur la masse de matière inactive structurelle permet d’améliorer la capacité électrique massique des accumulateurs d’énergie électrique.Yet another object of the invention is to increase the thickness of the active material of the electrodes and thus to improve the mass ratio between the active material of the electrodes on the structural inactive material of the electrical energy accumulators. Structural inactive material of electrical energy accumulators means the material of all parts that have no direct active function in the storage of electrical energy. It is, for example, the enclosure or the casing of the electrical energy accumulators, the current collectors, the separator or even the electrical conductors used for the interconnection of accumulator cells. A better ratio of the mass of active material of electrodes to the mass of structural inactive material makes it possible to improve the specific electrical capacity of electrical energy accumulators.

Un but de l’invention est encore de proposer un composant, destiné à la réalisation d’accumulateurs d’énergie électrique, qui soit à la fois souple et résistant, et susceptible d’être enroulé au besoin.Another object of the invention is to provide a component, intended for the production of electrical energy accumulators, which is both flexible and resistant, and capable of being rolled up as needed.

Un autre but est de proposer la réalisation d’un tel composant avec une surface importante, sans risquer une déformation inopinée, en particulier la déformation d’un film séparateur du composant. Ceci permet également de réduire un risque de court-circuit entre les électrodes.Another object is to propose the production of such a component with a large surface, without risking an unexpected deformation, in particular the deformation of a separating film of the component. This also makes it possible to reduce the risk of a short circuit between the electrodes.

Un autre but encore est de proposer un procédé de fabrication d’un substrat, et d’un composant conforme à l’invention, dont tout ou partie des étapes peuvent être réalisées en continu de rouleau à rouleau (roll to roll).Yet another object is to provide a method for manufacturing a substrate, and a component in accordance with the invention, all or part of the steps of which can be carried out continuously from roll to roll.

Pour atteindre ces buts, l'invention concerne plus précisément un composant d'accumulateur d'énergie électrique comportant :
- un substrat pourvu d'au moins une couche conductrice électrique formant collecteur de courant,
- au moins un film séparateur,
- au moins une couche de particules de matière active d'électrode (d'un type compatible au lithium, respectivement au sodium), en contact électrique avec la couche de collecteur de courant, et disposée entre le substrat et le film séparateur.
Conformément à l'invention :
- la couche de particules de matière active d'électrode est dépourvue de liant,
- au moins l’un du substrat et du film séparateur est hérissé de reliefs de rétention de la couche de particules de matière active d'électrode, les reliefs étant indépendants les uns des autres et s'étendant entre le substrat et le film séparateur.
To achieve these aims, the invention relates more specifically to an electrical energy accumulator component comprising:
- a substrate provided with at least one electrically conductive layer forming a current collector,
- at least one separating film,
- At least one layer of electrode active material particles (of a type compatible with lithium, respectively with sodium), in electrical contact with the current collector layer, and placed between the substrate and the separator film.
According to the invention:
- the layer of electrode active material particles is devoid of binder,
- at least one of the substrate and of the separator film is bristling with reliefs for retaining the layer of active electrode material particles, the reliefs being independent of each other and extending between the substrate and the separator film.

On considère que le substrat, respectivement le film séparateur, est hérissé de reliefs de rétention de la couche de particules de matière active lorsque les reliefs de rétention s'étendent de manière sensiblement perpendiculaire à une face du substrat, respectivement du film séparateur, auquel ils sont fixés.It is considered that the substrate, respectively the separator film, is bristling with retention reliefs of the layer of particles of active material when the retention reliefs extend substantially perpendicular to a face of the substrate, respectively of the separator film, to which they are fixed.

On considère que les reliefs sont indépendants les uns des autres lorsqu'ils ne se touchent pas. Les reliefs sont distants les uns des autres dans un plan parallèle au substrat ou au film séparateur. Les reliefs de rétention définissent avec le substrat et le film séparateur des volumes contenant les particules de matière active. Au sein du composant, les reliefs de rétention ne constituent pas de cloisonnement : les volumes communiquent les uns avec les autres et n'entravent aucunement la percolation et la circulation des ions de l'électrolyte d'une cellule d'accumulateur d'énergie électrique utilisant le composant. Un relief de rétention particulier, désigné par « relief de rétention latéral » dans la suite de la description, peut toutefois être formé d’une ligne continue et entourer l’ensemble des autres reliefs de rétention pour former une cuvette formant une barrière à la matière active dans le composant.The reliefs are considered to be independent of each other when they do not touch. The reliefs are spaced from each other in a plane parallel to the substrate or to the separator film. The retention reliefs define, with the substrate and the separating film, volumes containing the particles of active material. Within the component, the retention reliefs do not constitute partitioning: the volumes communicate with each other and in no way hinder the percolation and circulation of the electrolyte ions of an electrical energy accumulator cell. using the component. A particular retention relief, referred to as "lateral retention relief" in the remainder of the description, can however be formed from a continuous line and surround all of the other retention reliefs to form a basin forming a barrier to the material. active in the component.

Un composant conforme à l'invention peut être utilisé pour l'assemblage d'accumulateurs d'énergie électrique, et en particulier d'accumulateurs du type lithium-ion, lithium-métal, lithium-soufre ou sodium-ion et sodium-métal. Dans ce cas, la matière active d'électrode est d'un type compatible au lithium, respectivement au sodium. Des exemples de matières actives sont indiqués plus loin.A component in accordance with the invention can be used for assembling electrical energy accumulators, and in particular accumulators of the lithium-ion, lithium-metal, lithium-sulfur or sodium-ion and sodium-metal type. In this case, the active electrode material is of a type compatible with lithium, respectively with sodium. Examples of active materials are indicated below.

Le substrat est de préférence un substrat mince s'apparentant à un film. Il a une double fonction de support de la matière active, et de collecteur de courant. Le substrat peut également avoir une fonction de paroi d'étanchéité pour la constitution d'une cellule d'accumulateur contenant un électrolyte. Cet aspect est encore évoqué ultérieurement.The substrate is preferably a thin film-like substrate. It has a dual function of active material support and current collector. The substrate can also have a sealing wall function for the constitution of a battery cell containing an electrolyte. This aspect is further discussed later.

Le substrat comprend une ou plusieurs couches conductrices formant collecteur de courant avec lesquelles la matière active d'électrode est en contact électrique. Dans la suite de la description, et sauf précision contraire, la mention au singulier d'une couche conductrice formant collecteur de courant ne préjuge pas de la possibilité de mettre en œuvre plusieurs couches conductrices électriques, ou films conducteurs électriques, formant collecteur de courant.The substrate comprises one or more conductive layers forming a current collector with which the active electrode material is in electrical contact. In the rest of the description, and unless otherwise specified, the singular mention of a conductive layer forming a current collector does not prejudge the possibility of implementing several electrically conductive layers, or electrically conductive films, forming a current collector.

Différentes configurations de la couche formant collecteur de courant sont envisageables. De manière à optimiser la surface de contact électrique avec la matière active, la couche conductrice formant collecteur de courant peut s'étendre sur une face principale du substrat recevant la matière active. Dans le cas d'un composant destiné à la réalisation d'un accumulateur d'énergie de type lithium-ion ou sodium-ion, une couche de cuivre, une couche d’acier inoxydable, une couche de titane ou un film de polymère conducteur électrique, formant collecteur de courant peut être associée à l'électrode négative. Par ailleurs, une couche d'aluminium, d'acier inoxydable, de nickel, de titane ou de polymère conducteur électrique peut être associée également à l'électrode positive. Le substrat peut recevoir de la matière active d'électrode sur l'une de ses faces principales ou sur ses deux faces principales opposées. Dans ce dernier cas, le substrat, bipolaire, peut recevoir, de préférence, des matières actives de polarités opposées, c'est-à-dire des électrodes de polarités opposées, sur ses deux faces opposées. Dans la suite de la description la mention de la couche de matière active au singulier ne préjuge pas du fait que le substrat puisse porter une électrode respectivement sur ses deux faces opposées, ou sur une seule face seulement.Different configurations of the layer forming the current collector are possible. In order to optimize the electrical contact surface with the active material, the conductive layer forming a current collector can extend over a main face of the substrate receiving the active material. In the case of a component intended for the production of a lithium-ion or sodium-ion type energy accumulator, a layer of copper, a layer of stainless steel, a layer of titanium or a film of conductive polymer electrical, forming a current collector can be associated with the negative electrode. Furthermore, a layer of aluminum, stainless steel, nickel, titanium or electrically conductive polymer can also be associated with the positive electrode. The substrate can receive active electrode material on one of its main faces or on its two opposite main faces. In the latter case, the bipolar substrate can preferably receive active materials of opposite polarities, that is to say electrodes of opposite polarities, on its two opposite faces. In the rest of the description, the mention of the layer of active material in the singular does not prejudge the fact that the substrate can carry an electrode respectively on its two opposite faces, or on a single face only.

La matière active peut se présenter sous la forme de particules, de poudre ou de fibres courtes. Elle peut intégrer en outre des particules conductrices électriques dont la fonction est d'améliorer la connexion électrique des particules de matière active avec le collecteur de courant. Des particules conductrices électriques peuvent également être mises à profit pour améliorer la structure mécanique de l’électrode ainsi que le contact électrique des particules de matière active entre elles. Il s'agit, par exemple, de nanotubes de carbone, de fagots de nanotubes de carbone, de fibres de graphite, de fibres de carbone, de noir de carbone ou une poudre de graphène. Ainsi les termes "couche de particules de matière active" sont compris comme désignant une couche comportant des particules de matière active, mais pouvant également comporter d'autres particules améliorant l'interconnexion électrique des particules de matière active. Elle ne comporte toutefois pas de liant. En d'autres termes la couche de particules de matière active ne contient pas de matière ajoutée enrobant les particules et fixant les particules les unes aux autres de manière à les agglomérer.The active material can be in the form of particles, powder or short fibers. It can also incorporate electrically conductive particles whose function is to improve the electrical connection of the particles of active material with the current collector. Electrically conductive particles can also be used to improve the mechanical structure of the electrode as well as the electrical contact of the particles of active material between them. These are, for example, carbon nanotubes, bundles of carbon nanotubes, graphite fibers, carbon fibers, carbon black or a graphene powder. Thus the terms “layer of particles of active material” are understood as designating a layer comprising particles of active material, but which may also include other particles improving the electrical interconnection of the particles of active material. However, it does not contain a binder. In other words, the layer of particles of active material does not contain any added material coating the particles and fixing the particles to each other so as to agglomerate them.

Selon une caractéristique importante de l'invention, le composant comporte des reliefs de rétention de la matière active. Il s’agit des reliefs de rétention, déjà mentionnés, formés initialement sur le substrat. Une fonction principale de ces reliefs est d'assurer le maintien et la cohésion dans le composant de la matière active. Cette fonction est importante en raison de l'absence d'un liant assurant l'agglomération des particules. Les reliefs de rétention évitent notamment que la couche de matière active ne se détache du substrat et du collecteur de courant, que ce soit lors de la fabrication des accumulateurs d'énergie ou lors de cycles de charge et de décharge d'un accumulateur comprenant le composant.According to an important characteristic of the invention, the component comprises reliefs for retaining the active material. These are the retention reliefs, already mentioned, initially formed on the substrate. A main function of these reliefs is to ensure the maintenance and the cohesion in the component of the active material. This function is important due to the absence of a binder ensuring the agglomeration of the particles. The retention reliefs in particular prevent the layer of active material from detaching from the substrate and from the current collector, whether during the manufacture of the energy accumulators or during charging and discharging cycles of an accumulator comprising the making up.

Lors de cycles de charge et de décharge d'un accumulateur d'énergie la matière active, augmente de volume ou diminue de volume en fonction de l'insertion ou de la désinsertion des ions. Ce phénomène se manifeste notamment sur l'électrode négative dans le cas d'un accumulateur au silicium, mais aussi sur l'électrode positive dans le cas d'un accumulateur au soufre. Les reliefs de rétention peuvent avoir d'autres fonctions additionnelles. L’une de ces fonctions peut être de relier le film séparateur au substrat tout en empêchant sa détérioration en raison de la déformation de la matière active. Dans ce cas, les reliefs de rétention, peuvent être prévus avec une capacité de déformation élastique suffisante pour accompagner une déformation ou un gonflement de la couche de matière active lors de la charge d'un accumulateur pourvu du composant, et un retour à une épaisseur plus faible du composant lors de la décharge.During charging and discharging cycles of an energy accumulator, the active material increases in volume or decreases in volume depending on the insertion or deinsertion of the ions. This phenomenon manifests itself in particular on the negative electrode in the case of a silicon accumulator, but also on the positive electrode in the case of a sulfur accumulator. The retention reliefs may have other additional functions. One of these functions can be to bond the release film to the substrate while preventing its deterioration due to the deformation of the active material. In this case, the retention reliefs can be provided with a capacity for elastic deformation sufficient to accompany deformation or swelling of the layer of active material during the charging of an accumulator provided with the component, and a return to a thickness weakest of the component during the discharge.

Les reliefs de rétention permettent aussi d’obtenir un maintien uniforme du film séparateur sur le substrat, en raison de leur répartition. Un bon maintien du film séparateur permet de réaliser des composants de grandes dimensions. Les composants de l’invention peuvent ainsi présenter une face principale avec une surface pouvant dépasser plusieurs mètres carrés avec des longueurs de plusieurs mètres. Il est ainsi possible d’augmenter la capacité de stockage de cellules d’accumulateur d’énergie électrique utilisant de tels composants. Dans une batterie d’accumulateurs, ceci permet d’éviter un couplage en parallèle de plusieurs cellules d’accumulateur d’énergie électrique de plus faible capacité, tout en bénéficiant d’une capacité massique plus élevée ainsi que d’un courant de charge et de décharge important. La cohésion du film séparateur et du substrat, assurée par les reliefs de rétention améliore la tenue du composant sans porter préjudice à sa flexibilité. Le composant, ou un accumulateur d’énergie électrique intégrant un ou plusieurs composants de l’invention, peuvent ainsi être enroulés et se prêtent à un possible conditionnement sous une forme enroulée.The retention reliefs also make it possible to obtain a uniform maintenance of the separator film on the substrate, due to their distribution. Proper retention of the separator film allows large components to be produced. The components of the invention can thus have a main face with a surface that can exceed several square meters with lengths of several meters. It is thus possible to increase the storage capacity of electrical energy accumulator cells using such components. In an accumulator battery, this makes it possible to avoid parallel coupling of several electrical energy accumulator cells of lower capacity, while benefiting from a higher specific capacity as well as a charging current and significant discharge. The cohesion of the separator film and the substrate, ensured by the retention reliefs, improves the hold of the component without harming its flexibility. The component, or an electrical energy accumulator incorporating one or more components of the invention, can thus be rolled up and lend themselves to possible packaging in a rolled up form.

Une autre fonction des reliefs de rétention peut être de faciliter le contrôle de l'épaisseur de matière active, en servant de jauge d'épaisseur lors d'un arasement de la matière active au moment de son dépôt sur le substrat.Another function of the retention reliefs can be to facilitate the control of the thickness of active material, by serving as a thickness gauge during a leveling of the active material at the time of its deposition on the substrate.

Les reliefs de rétention s'étendent de préférence à travers la couche de particules de matière active sur toute son épaisseur entre le substrat et le film séparateur. Il est toutefois envisageable que les reliefs de rétention, ou que certains des reliefs de rétention, ne s'étendent que sur une partie de l'épaisseur de la couche de particules de matière active.The retention reliefs preferably extend through the layer of particles of active material over its entire thickness between the substrate and the separator film. However, it is possible for the retention reliefs, or for some of the retention reliefs, to extend only over part of the thickness of the layer of particles of active material.

Les reliefs de rétention peuvent être rapportés sur le substrat, respectivement sur le film séparateur, ou peuvent être formés d'une seule pièce avec au moins l’un du substrat et du film séparateur, par exemple par thermoformage de ces supports. On considère que les reliefs de rétention sont formés d’une seule pièce avec le substrat, respectivement avec le film séparateur, lorsque le substrat, ou le film séparateur, dans son ensemble est par exemple thermoformé ou lorsqu’une couche de matière faisant partie du substrat est thermoformée de manière à former les reliefs de rétention.The retention reliefs can be attached to the substrate, respectively to the separator film, or can be formed in one piece with at least one of the substrate and the separator film, for example by thermoforming these supports. It is considered that the retention reliefs are formed in one piece with the substrate, respectively with the separator film, when the substrate, or the separator film, as a whole is for example thermoformed or when a layer of material forming part of the substrate is thermoformed so as to form the retention reliefs.

Selon un mode de réalisation particulier du composant, le substrat peut comporter un film polymère principal et les reliefs de rétention peuvent être formés d’une seule pièce avec le film polymère principal. Le film polymère principal peut être associé à un film métallique. Il peut en particulier être collé sur un film métallique. Il peut également être coextrudé avec un film métallique ou formé (couché) sur un film métallique. Le collage du film polymère principal sur le film métallique peut avoir lieu notamment par l’intermédiaire d’une couche adhésive conductrice électrique.According to a particular embodiment of the component, the substrate may comprise a main polymer film and the retention reliefs may be formed in one piece with the main polymer film. The main polymer film can be associated with a metallic film. It can in particular be glued to a metallic film. It can also be coextruded with a metal film or formed (coated) on a metal film. The bonding of the main polymer film to the metal film can take place in particular by means of an electrically conductive adhesive layer.

Le film polymère principal, de même que la couche adhésive, sont de préférence conducteurs électriques, de manière à former un collecteur de courant avec le film métallique également conducteur électrique. Un procédé de fabrication d’un tel composant est décrit de manière plus détaillée dans la suite de la description.The main polymer film, as well as the adhesive layer, are preferably electrically conductive, so as to form a current collector with the metallic film which is also electrically conductive. A method of manufacturing such a component is described in more detail in the following description.

Lorsque les reliefs de rétention sont formés d’une seule pièce avec le substrat, le substrat peut comporter au moins une couche superficielle de matériau thermosoudable ou thermocollable. Cette couche de matériau thermosoudable ou thermocollable recouvre les reliefs de rétention ou, pour le moins, une partie sommitale des reliefs de rétention. Elle sert à la fixation du film séparateur sur le substrat.When the retention reliefs are formed in one piece with the substrate, the substrate may comprise at least one surface layer of heat-sealable or heat-bondable material. This layer of heat-sealable or heat-adhesive material covers the retention reliefs or, at the very least, a top part of the retention reliefs. It is used to fix the separating film on the substrate.

Selon un autre mode de réalisation particulier du composant, celui-ci peut comporter des reliefs de rétention en un matériau thermosoudable, ou thermocollable, fixés au substrat.According to another particular embodiment of the component, the latter may comprise retention reliefs made of a heat-weldable or heat-bondable material, fixed to the substrate.

Les reliefs de rétention sont de préférence formés sur le substrat dans la mesure où le substrat présente généralement une résistance mécanique meilleure que le film séparateur. Le film séparateur est un film isolant électrique mais perméable à un électrolyte et aux ions contenus dans un électrolyte susceptible d'être utilisé dans un accumulateur d'énergie électrique comprenant le composant. Le film séparateur est, par exemple un film polymère, à base de polypropylène et/ou de polyéthylène, ou un film de cellulose. Il peut également s'agir d'un film composite. Le film séparateur peut comporter, par exemple, au moins une couche de céramique poreuse déposée sur un film polymère. Il peut également être formé de plusieurs couches de polymère, par exemple une couche de polyéthylène intercalée entre deux couches de polypropylène. Le film séparateur peut toutefois comporter une partie des reliefs de rétention en complément de ceux disposés sur le substrat.The retention reliefs are preferably formed on the substrate insofar as the substrate generally has better mechanical strength than the separator film. The separator film is an electrically insulating film but permeable to an electrolyte and to the ions contained in an electrolyte capable of being used in an electrical energy accumulator comprising the component. The separator film is, for example, a polymer film, based on polypropylene and/or polyethylene, or a cellulose film. It can also be a composite film. The separator film may comprise, for example, at least one layer of porous ceramic deposited on a polymer film. It can also be formed from several layers of polymer, for example a layer of polyethylene sandwiched between two layers of polypropylene. The separator film may however comprise a part of the retention reliefs in addition to those arranged on the substrate.

Lorsque les reliefs de rétention sont formés sur le substrat, ils peuvent être disposés, par exemple, sur la couche conductrice électrique formant collecteur de courant. En particulier ils peuvent être formés sur une telle couche recouvrant une face principale du substrat destinée à recevoir la couche de particules de matière active. Inversement, une couche conductrice formant collecteur de courant peut également recouvrir la face principale du substrat et les reliefs de rétention.When the retention reliefs are formed on the substrate, they can be arranged, for example, on the electrically conductive layer forming the current collector. In particular, they can be formed on such a layer covering a main face of the substrate intended to receive the layer of particles of active material. Conversely, a conductive layer forming a current collector can also cover the main face of the substrate and the retention reliefs.

On entend par matière thermosoudable, ou thermocollable une matière, telle qu'une thermocolle, susceptible d'être totalement ou partiellement fondue en la soumettant à une source de chaleur, et susceptible de reprendre une consistance solide à la température de fonctionnement des accumulateurs électriques. Le matériau des reliefs de rétention est dit "thermocollable" lorsqu'il est susceptible d'être collé à chaud sur le substrat et "thermosoudable" lorsqu'il peut être soudé au substrat, par l'application simultanée de chaleur et d'une pression de contact.The term heat-sealable or heat-bondable material is understood to mean a material, such as heat-sealing, capable of being completely or partially melted by subjecting it to a source of heat, and capable of resuming a solid consistency at the operating temperature of electric accumulators. The material of the retention reliefs is said to be "heat-bondable" when it is capable of being heat-bonded to the substrate and "heat-weldable" when it can be welded to the substrate, by the simultaneous application of heat and pressure. of contact.

De préférence, les reliefs de rétention peuvent être réalisés en une thermocolle à base d'éthylène-acétate de vinyle (EVA), de polyoléfine ou d’élastomères thermoplastiques (TPE). La thermocolle peut également comporter des paraffines ou des cires mélangées à l’éthylène-acétate de vinyle ou à la polyoléfine. L'usage de thermocolle permet avantageusement de former les reliefs de rétention à chaud avec un robot de dépôt comparable à une imprimante à jet d'encre, ou avec une imprimante 3D, déposant les reliefs sous forme liquide ou semi-liquide.Preferably, the retention reliefs can be made of a thermal adhesive based on ethylene-vinyl acetate (EVA), polyolefin or thermoplastic elastomers (TPE). The thermoglue can also include paraffins or waxes mixed with ethylene-vinyl acetate or polyolefin. The use of thermal glue advantageously makes it possible to form the hot retention reliefs with a deposition robot comparable to an inkjet printer, or with a 3D printer, depositing the reliefs in liquid or semi-liquid form.

Avant la formation des reliefs de rétention en thermocolle, soit directement sur le substrat, soit sur une couche conductrice électrique formant collecteur de courant, la surface recevant les reliefs de rétention, peut avantageusement être soumise à un traitement plasma, à un traitement corona ou à un traitement chimique. Un tel traitement a pour fonction d’améliorer l’adhérence des reliefs de rétention et de pérenniser leur fixation sur le long terme.Before the formation of the heat-bonded retention reliefs, either directly on the substrate, or on an electrically conductive layer forming a current collector, the surface receiving the retention reliefs can advantageously be subjected to a plasma treatment, a corona treatment or chemical treatment. The function of such a treatment is to improve the adhesion of the retention reliefs and to perpetuate their fixation over the long term.

La réalisation de tout ou partie des reliefs de rétention en thermocolle facilite leur collage à la fois au substrat et au film séparateur. Les reliefs de thermocolle peuvent en outre constituer des entretoises, ou des espaceurs, entre le substrat et le film séparateur et contribuer à la fixation du séparateur sur le substrat. Le séparateur, le substrat et les reliefs de rétention constituent alors un réseau de cellules en communication mutuelle et contenant les particules de matière active. Les particules de matière active se trouvent emprisonnées dans les cellules.The production of all or part of the retention reliefs in thermal adhesive facilitates their bonding both to the substrate and to the separating film. The thermoadhesive reliefs can also constitute spacers, or spacers, between the substrate and the separator film and contribute to the attachment of the separator to the substrate. The separator, the substrate and the retention reliefs then constitute a network of cells in mutual communication and containing the particles of active material. The particles of active material are trapped in the cells.

L'utilisation d'une thermocolle est également avantageuse en raison de son élasticité et de son pouvoir d'élongation, pour accompagner les modifications de l'épaisseur de la couche de matière active lors des cycles de charge et de décharge d'un accumulateur d'énergie recevant le composant. L'élongation des reliefs de rétention dépend de l'élasticité de la thermocolle retenue. Elle peut atteindre jusqu'à 300 pour cent de la longueur ou hauteur initiale des reliefs de rétention reliant le substrat au séparateur. Cette élasticité assure la compatibilité du composant avec des matières actives à fort coefficient d’expansion. Ceci est le cas, par exemple, lorsque du silicium est utilisé pour l’électrode négative (anode) à la place du graphite ou conjointement avec du graphite.The use of a thermal glue is also advantageous because of its elasticity and its power of elongation, to accompany the modifications of the thickness of the layer of active material during the charging and discharging cycles of an accumulator. energy receiving the component. The elongation of the retention reliefs depends on the elasticity of the heat seal retained. It can reach up to 300 percent of the initial length or height of the retention reliefs connecting the substrate to the separator. This elasticity ensures the compatibility of the component with active materials with a high expansion coefficient. This is the case, for example, when silicon is used for the negative electrode (anode) instead of graphite or together with graphite.

A titre complémentaire, la fonction de fixation du film séparateur peut également être assurée par des entretoises spécifiques, distinctes des reliefs de rétention. Il s'agit, par exemple, des rebords d'une ou plusieurs cuvettes du substrat, ou encore d'espaceurs, sur lesquels est collé le film séparateur.As a supplement, the function of fixing the separating film can also be ensured by specific spacers, distinct from the retention reliefs. These are, for example, the rims of one or more troughs of the substrate, or even spacers, on which the separating film is glued.

Différentes formes de reliefs de rétention peuvent être envisagées. En particulier, les reliefs de rétention peuvent comporter au moins l'un parmi des reliefs tronconiques, des reliefs linéaires et des reliefs latéraux. Les reliefs tronconiques se présentent de préférence sous la forme de petits picots dont la plus grande base est reliée au support sur lequel ils sont initialement formés.Different forms of retention reliefs can be envisaged. In particular, the retention reliefs may comprise at least one of frustoconical reliefs, linear reliefs and lateral reliefs. The frustoconical reliefs are preferably in the form of small spikes, the larger base of which is connected to the support on which they are initially formed.

Eventuellement des reliefs de rétention linéaires ou latéraux ayant une forme longiligne, peuvent également être prévus. Ils peuvent servir, par exemple, à former au moins une cuvette sur le substrat, ou des glissières favorisant le guidage d'une raclette pour l'arasement de la couche de particules de matière active lors de sa mise en place sur le substrat. Cet aspect est décrit plus loin. Les reliefs latéraux forment quant à eux un périmètre délimitant une cuvette pour contenir la matière active sur le substrat.Optionally linear or lateral retention reliefs having an elongated shape may also be provided. They can be used, for example, to form at least one basin on the substrate, or slides favoring the guiding of a squeegee for leveling off the layer of particles of active material when it is placed on the substrate. This aspect is described below. The side reliefs for their part form a perimeter delimiting a basin to contain the active material on the substrate.

Lorsque les reliefs sont tronconiques, ils peuvent présenter à leur base un diamètre compris entre 0,2 et 1,2 mm, et à leur sommet un diamètre compris entre 0,1mm et 0,4mm, pour une hauteur de 0,2 à 0,8 mm. Par ailleurs les reliefs tronconiques peuvent présenter, entre reliefs voisins, un écartement moyen compris entre 5 et 20 mm. L'espacement entre les reliefs de rétention s'entend dans le plan du support sur lequel ils sont formés.When the reliefs are tapered, they may have a diameter of between 0.2 and 1.2 mm at their base, and a diameter of between 0.1 mm and 0.4 mm at their top, for a height of 0.2 to 0. .8mm. Furthermore, the frustoconical reliefs may have, between neighboring reliefs, an average spacing of between 5 and 20 mm. The spacing between the retention reliefs is understood in the plane of the support on which they are formed.

Selon une possibilité de réalisation particulière du composant de l'invention, le substrat peut présenter au moins une cuvette sur au moins l'une de ses faces. Dans ce cas, la cuvette est recouverte par le film séparateur. Les reliefs de rétention et la couche de particules de matière active se trouvent alors à l'intérieur de la cuvette entre le substrat et le film séparateur.According to one particular embodiment of the component of the invention, the substrate may have at least one depression on at least one of its faces. In this case, the cuvette is covered by the separating film. The retention reliefs and the layer of particles of active material are then located inside the bowl between the substrate and the separating film.

Dans ce mode de réalisation, les parois de la cuvette permettent, au besoin, de retenir les particules de matière active lors de leur mise en place sur le substrat, notamment dans le cas de leur mise en place sous une forme de liquide ou semi-liquide en raison de l'adjonction d'un liquide vecteur, par exemple un solvant. Les sommets de parois de la cuvette peuvent également être mis à profit pour une opération d'arasement de la couche de particules de matière active ou encore pour la fixation du séparateur.In this embodiment, the walls of the cuvette make it possible, if necessary, to retain the particles of active material when they are placed on the substrate, in particular in the case of their placement in the form of liquid or semi-liquid. liquid due to the addition of a carrier liquid, for example a solvent. The tops of the walls of the bowl can also be used for an operation of leveling off the layer of particles of active material or even for fixing the separator.

De préférence, la profondeur de la cuvette, ou la hauteur des bords de la cuvette, mesurée depuis le fond de la cuvette, peut être égale à la hauteur des reliefs de rétention.Preferably, the depth of the bowl, or the height of the edges of the bowl, measured from the bottom of the bowl, can be equal to the height of the retention reliefs.

Lorsque le composant comprend plusieurs cuvettes, celles-ci communiquent de préférence entre elles. Ainsi, les cuvettes ne créent pas de discontinuité dans la couche de particules de matière active.When the component comprises several cups, these preferably communicate with one another. Thus, the cuvettes do not create any discontinuity in the layer of particles of active material.

Selon une autre possibilité de réalisation particulière du composant de l'invention, qui n'est pas exclusive de celle indiquée ci-dessus :
- le substrat présente une première face principale et une deuxième face principale opposée à la première face principale,
- la première face principale et la deuxième face principale sont pourvues de reliefs de rétention,
- la première et la deuxième face portent respectivement une couche de particules de matières actives d'électrode positive et une couche de particules de matières actives d'électrode négative,
- un film séparateur recouvre respectivement la couche de matière active d'électrode et les reliefs de rétention de la première et de la deuxième face principale.
According to another particular embodiment of the component of the invention, which is not exclusive of that indicated above:
- the substrate has a first main face and a second main face opposite the first main face,
- the first main face and the second main face are provided with retention reliefs,
- the first and the second face carry respectively a layer of particles of positive electrode active materials and a layer of particles of negative electrode active materials,
- A separating film respectively covers the layer of active electrode material and the retention reliefs of the first and of the second main face.

De la manière déjà indiquée, le film séparateur peut être fixé aux reliefs de rétention. Les reliefs de rétention sont pour l’essentiel des reliefs tronconiques. Cependant, la première face principale et la deuxième face principale peuvent également comporter un ou plusieurs reliefs de rétention latéraux.As already indicated, the separator film can be attached to the retention reliefs. The retention reliefs are essentially frustoconical reliefs. However, the first main face and the second main face can also comprise one or more lateral retention reliefs.

Un tel substrat, porteur de deux électrodes de polarité opposée, est alors qualifié de bipolaire. Il peut être commun à deux accumulateurs d'énergie assemblés en série dans une même batterie d'accumulateurs.Such a substrate, carrying two electrodes of opposite polarity, is then qualified as bipolar. It may be common to two energy accumulators assembled in series in the same accumulator battery.

Comme indiqué précédemment, le substrat comporte une ou plusieurs couches conductrices électriques, par exemple des couches de métal et/ou de polymère conducteur électrique, formant collecteur de courant. La couche de particules de matière active est en contact électrique avec la ou les couches formant collecteur de courant.As indicated above, the substrate comprises one or more electrically conductive layers, for example layers of metal and/or of electrically conductive polymer, forming a current collector. The layer of particles of active material is in electrical contact with the layer or layers forming the current collector.

Aussi, la couche conductrice électrique formant collecteur de courant peut être une couche recouvrant une face du substrat recevant les reliefs de rétention.Also, the electrically conductive layer forming a current collector can be a layer covering a face of the substrate receiving the retention reliefs.

En particulier, dans le cas d'un support bipolaire, des couches conductrices formant collecteur de courant peuvent respectivement recouvrir tout ou partie de la première et de la deuxième face principale du substrat.In particular, in the case of a bipolar support, conductive layers forming a current collector can respectively cover all or part of the first and the second main face of the substrate.

Il convient de préciser que les reliefs de rétention, peuvent être formés sur la couche conductrice électrique formant collecteur de courant ou peuvent être recouverts par cette couche.It should be specified that the retention reliefs can be formed on the electrically conductive layer forming the current collector or can be covered by this layer.

Selon encore une autre possibilité de réalisation d'un composant selon l'invention, et en particulier un composant bipolaire,
- le substrat peut être un film comprenant une couche conductrice électrique centrale prise en sandwich entre une première couche de polymère recevant les reliefs de rétention et une deuxième couche de polymère,
- la couche conductrice électrique formant collecteur de courant peut recouvrir une face de la première couche de polymère recevant les reliefs de rétention,
- la couche conductrice électrique formant collecteur de courant peut être électriquement connectée à la couche conductrice électrique centrale, par des puits de connexion traversant la première couche de polymère.
According to yet another possible embodiment of a component according to the invention, and in particular a bipolar component,
- the substrate may be a film comprising a central electrically conductive layer sandwiched between a first layer of polymer receiving the retention reliefs and a second layer of polymer,
- the electrically conductive layer forming a current collector can cover one face of the first layer of polymer receiving the retention reliefs,
- the electrically conductive layer forming a current collector can be electrically connected to the central electrically conductive layer, by connection wells passing through the first polymer layer.

La couche conductrice électrique centrale peut être une couche métallique, et en particulier une couche d'aluminium.The central electrically conductive layer can be a metal layer, and in particular an aluminum layer.

Dans le cas d'un tel substrat, composite, la couche conductrice électrique centrale peut être considérée comme faisant également partie du collecteur de courant, sachant qu'elle est en contact électrique avec la couche conductrice électrique recouvrant la première couche de polymère et formant collecteur de courant. La couche conductrice électrique centrale, notamment lorsqu'il s'agit d'une couche d'aluminium, peut également servir de barrière d'étanchéité. Ceci est le cas lorsque le composant, utilisé pour la réalisation d'une cellule d'accumulateur d'énergie, constitue également une paroi de la cellule. L'étanchéité s'entend notamment par rapport à un électrolyte susceptible de venir en contact de l'électrode portée par le composant.In the case of such a composite substrate, the central electrically conductive layer can be considered as also forming part of the current collector, knowing that it is in electrical contact with the electrically conductive layer covering the first layer of polymer and forming a collector current. The central electrically conductive layer, in particular when it is an aluminum layer, can also serve as a sealing barrier. This is the case when the component, used for making an energy accumulator cell, also constitutes a wall of the cell. Sealing is understood in particular with respect to an electrolyte capable of coming into contact with the electrode carried by the component.

Selon une autre possibilité encore de réalisation du composant bipolaire,
- le substrat peut être un film comprenant une couche conductrice centrale prise en sandwich entre une première couche de polymère recevant les reliefs de rétention et une deuxième couche de polymère,
- une couche conductrice électrique formant collecteur de courant peut recouvrir une face de la première couche de polymère recevant les reliefs de rétention,
- la première couche de polymère recevant les reliefs de rétention peut être conductrice électrique,
- la couche conductrice électrique formant collecteur de courant peut être électriquement connectée à la couche conductrice électrique centrale, par l'intermédiaire de la première couche de polymère conductrice électrique recevant les reliefs de rétention.
According to yet another possible embodiment of the bipolar component,
- the substrate may be a film comprising a central conductive layer sandwiched between a first layer of polymer receiving the retention reliefs and a second layer of polymer,
- an electrically conductive layer forming a current collector can cover one face of the first layer of polymer receiving the retention reliefs,
- the first layer of polymer receiving the retention reliefs can be electrically conductive,
- the electrically conductive layer forming a current collector can be electrically connected to the central electrically conductive layer, via the first layer of electrically conductive polymer receiving the retention reliefs.

Dans ce mode de réalisation, la couche polymère conductrice électrique servant de support pour les reliefs de rétention sert également de connexion électrique entre la couche de collecteur de courant et la couche conductrice centrale du substrat. L’ensemble de ces couches conductrices participent à la fonction de collecteur de courant.In this embodiment, the electrically conductive polymer layer serving as a support for the retention reliefs also serves as an electrical connection between the current collector layer and the central conductive layer of the substrate. All of these conductive layers participate in the current collector function.

L'invention concerne également une cellule d'accumulateur d'énergie électrique, et en particulier une cellule de type lithium-ion, lithium métal, lithium soufre, sodium métal ou sodium-ion. La cellule comprend au moins un premier composant tel que décrit précédemment, pourvu d'une couche de particules de matière active d'électrode positive, et au moins un deuxième composant pourvu d'une couche de particules de matière active d'électrode négative. Le premier composant est superposé au deuxième composant et le film séparateur du premier composant est en contact avec le film séparateur du deuxième composant.The invention also relates to an electrical energy accumulator cell, and in particular a cell of the lithium-ion, lithium metal, lithium sulfur, sodium metal or sodium-ion type. The cell comprises at least a first component as described above, provided with a layer of positive electrode active material particles, and at least a second component provided with a layer of negative electrode active material particles. The first component is superimposed on the second component and the release film of the first component is in contact with the release film of the second component.

Selon une autre possibilité un film séparateur unique peut être partagé entre les deux composants.
Dans ce cas, la cellule comprend au moins un premier composant tel que décrit précédemment, pourvu d'une couche de particules de matière active d'électrode positive, au moins un deuxième composant pourvu d'une couche de particules de matière active d'électrode négative, le premier composant étant superposé au deuxième composant et la couche de particules de matière active du premier composant est séparée de la couche de particules de matière active du deuxième composant par un film séparateur commun au premier et au deuxième composant.
Alternatively a single release film can be shared between the two components.
In this case, the cell comprises at least a first component as described previously, provided with a layer of positive electrode active material particles, at least a second component provided with a layer of active material electrode particles negative, the first component being superimposed on the second component and the layer of particles of active material of the first component is separated from the layer of particles of active material of the second component by a separator film common to the first and to the second component.

La cellule d'accumulateur, dans une forme de réalisation simple, peut ne comporter que deux composants. Dans ce cas, les couches de matière active des deux composants forment les électrodes positive et négative de l'accumulateur. Une cellule d'accumulateur peut également comporter un empilement plus important de composants, et notamment de composants bipolaires. Elle s'apparente alors à une batterie d'accumulateurs avec des cellules couplées en série et/ou en parallèle.The accumulator cell, in a simple embodiment, may comprise only two components. In this case, the layers of active material of the two components form the positive and negative electrodes of the accumulator. An accumulator cell can also comprise a larger stack of components, and in particular of bipolar components. It is then similar to an accumulator battery with cells coupled in series and/or in parallel.

Les composants peuvent se trouver à l'intérieur d'une enceinte étanche contenant un électrolyte liquide, sous forme de gel ou sous forme de polymère. Toutefois, et de manière avantageuse, les substrats des composants peuvent également être utilisés pour constituer directement une enceinte étanche de la cellule.The components can be located inside a sealed enclosure containing a liquid electrolyte, in the form of a gel or in the form of a polymer. However, and advantageously, the substrates of the components can also be used to directly constitute a sealed enclosure of the cell.

Dans ce cas, le substrat du premier composant et le substrat du deuxième composant peuvent présenter respectivement une zone périphérique dépourvue de matière active d'électrode, et de couches conductrices électriques, et un joint de scellement peut relier le substrat du premier composant au substrat du deuxième composant dans la zone périphérique. Dans ce cas, le substrat du premier composant et le substrat du deuxième composant forment, avec le joint de scellement, une enceinte étanche de la cellule.In this case, the substrate of the first component and the substrate of the second component may respectively have a peripheral zone devoid of active electrode material, and of electrically conductive layers, and a seal may connect the substrate of the first component to the substrate of the second component in the peripheral zone. In this case, the substrate of the first component and the substrate of the second component form, with the seal, a sealed enclosure of the cell.

Le joint de scellement peut aussi être un joint rapporté sur les substrats dans la zone périphérique et soudé ou collé aux substrats.The sealing joint can also be a joint attached to the substrates in the peripheral zone and welded or glued to the substrates.

Selon une autre possibilité le joint de scellement peut être formé directement à partir des substrats.Alternatively, the seal can be formed directly from the substrates.

En effet, selon une possibilité de mise en œuvre particulière :
- le substrat du premier composant et le substrat du deuxième composant comprennent chacun au moins une couche de polymère thermofusible électriquement isolant,
- la zone périphérique est dépourvue de couche conductrice, et de matière active d'électrode,
- le joint de scellement est un joint de soudure entre la couche de polymère thermofusible du substrat du premier composant et la couche de polymère thermofusible du substrat du deuxième composant.
Indeed, according to a particular possibility of implementation:
- the substrate of the first component and the substrate of the second component each comprise at least one layer of electrically insulating thermofusible polymer,
- the peripheral zone is devoid of a conductive layer, and of active electrode material,
- The sealing joint is a solder joint between the layer of thermofusible polymer of the substrate of the first component and the layer of thermofusible polymer of the substrate of the second component.

On entend par polymère thermofusible un polymère pouvant être soudé par application simultanée de chaleur et de pression. Le joint de scellement peut alors être réalisé par application à pression d'un cadre chauffant dans la zone périphérique des substrats, dans laquelle les couches de polymère thermofusible des deux composants sont en regard.By thermofusible polymer is meant a polymer which can be welded by the simultaneous application of heat and pressure. The sealing joint can then be produced by applying pressure to a heating frame in the peripheral zone of the substrates, in which the layers of thermofusible polymer of the two components face each other.

Selon une autre possibilité, un joint de scellement peut aussi inclure un joint de thermocolle, c'est-à-dire une ou plusieurs bandes de thermocolle. Une thermocolle du même type que celle indiquée pour les reliefs de rétention peut être utilisée.According to another possibility, a sealing joint can also include a thermoglue joint, that is to say one or more strips of thermoglue. A thermoglue of the same type as that indicated for the retention reliefs can be used.

L'invention concerne enfin un accumulateur d'énergie électrique, par exemple du type lithium-ion lithium-métal, lithium-soufre, sodium-métal, ou sodium-ion, comprenant au moins une cellule du type indiqué ci-dessus et un électrolyte contenu dans l'enceinte étanche de la cellule.
L'électrolyte peut être mis en place entre les séparateurs des composants avant leur assemblage. Il s'agit, par exemple, d'une couche de gel d'électrolyte ou d’électrolyte polymère susceptible de diffuser dans les feuilles de séparateur et dans les électrodes des composants. L'électrolyte, et en particulier un électrolyte liquide peut également être mis en place après le scellement partiel de la cellule. Dans ce cas, le remplissage peut avoir lieu à travers une canule prévue à cet effet. Le passage de la canule peut être obturé après le remplissage, en effectuant le scellement final de la cellule.
The invention finally relates to an electrical energy accumulator, for example of the lithium-ion lithium-metal, lithium-sulfur, sodium-metal or sodium-ion type, comprising at least one cell of the type indicated above and an electrolyte contained in the airtight enclosure of the cell.
The electrolyte can be placed between the separators of the components before their assembly. This is, for example, a layer of electrolyte gel or polymer electrolyte capable of diffusing into the separator sheets and into the electrodes of the components. The electrolyte, and in particular a liquid electrolyte, can also be put in place after the partial sealing of the cell. In this case, the filling can take place through a cannula provided for this purpose. The passage of the cannula can be sealed after filling, performing the final sealing of the cell.

Le tableau I, ci-après, donne quelques exemples de matériaux utilisables pour la réalisation d'une électrode positive et d'une électrode négative ainsi que pour la réalisation des couches conductrices formant collecteur de courant d'un composant tel que décrit, ainsi que des exemples d'électrolyte utilisable dans un accumulateur d'énergie utilisant ces composants. Les exemples sont donnés pour des accumulateurs du type au lithium.Table I, below, gives some examples of materials that can be used for the production of a positive electrode and a negative electrode as well as for the production of the conductive layers forming the current collector of a component as described, as well as examples of electrolyte usable in an energy accumulator using these components. The examples are given for accumulators of the lithium type.

Type d'accumulateurAccumulator type batterie ou cellule au lithiumlithium battery or cell super-condensateursuper capacitor Matériau de la couche conductrice formant collecteur de courantMaterial of the conductive layer forming the current collector
(électrode négative)(negative electrode)
- Cuivre,
- Carbure de silicium,
- Titane
- Acier inoxydable
- Nickel
- Copper,
- Silicon carbide,
- Titanium
- Stainless steel
-Nickel
- Aluminium
- Acier inoxydable
- Cuivre
- Aluminum
- Stainless steel
- Copper
Matériau de la couche conductrice formant collecteur de courant (électrode positive)Material of the conductive layer forming the current collector (positive electrode) - Aluminium,
- Argent,
- Or
- Nickel
- Titane
- Acier inoxydable
- Aluminum,
- Money,
- Gold
-Nickel
- Titanium
- Stainless steel
- Aluminium
- Acier inoxydable
- Cuivre
- Aluminum
- Stainless steel
- Copper
Matériau actif de l'électrode (électrode négative ou anode)Active electrode material (negative electrode or anode) - Graphite,
- Silicium,
- Titane sous forme Li4Ti5O12
- Lithium métal
- graphite,
- Silicon,
- Titanium in the form Li 4 Ti 5 O 12
- Lithium metal
Graphite
Graphène
Oxydes de graphène
Carbone activé (méso/micro et macro poreux, dérivés de la biomasse…)
Nanotubes de carbone (nanotubes à paroi simple (SWCNT) et à parois multiples (MWCNTs))
Polymères conducteurs (polyaniline, polypyrrole…)
Oxydes métalliques : oxyde de nickel (NiO), oxyde de cobalt (Co3O4), oxyde de ruthénium (RuO2), Dioxyde de manganèse (MnO2), oxyde d’iridium (IrO2)
Famille des sulfures de cobalt (Co3S4, CoS2, Co9S8, Co1-xS, CoxSy)
Graphite
Graphene
Graphene oxides
Activated carbon (meso/micro and macro porous, biomass derivatives…)
Carbon nanotubes (single-walled (SWCNT) and multi-walled (MWCNTs) nanotubes)
Conductive polymers (polyaniline, polypyrrole, etc.)
Metal oxides: nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), ruthenium oxide (RuO 2 ), manganese dioxide (MnO 2 ), iridium oxide (IrO 2 )
Family of cobalt sulphides (Co 3 S 4 , CoS 2 , Co 9 S 8 , Co 1-x S, Co x S y )
Matériau actif de l'électrode (électrode positive ou cathode)Active electrode material (positive electrode or cathode) -nickel, manganèse, cobalt lithié (LNMC),
-oxyde de manganèse lithié (LMO),
-oxyde de nickel-cobalt-aluminium lithié (LNCA),
-oxyde de cobalt lithié (LCO), oxyde de fer lithié (LFP)
Sulfure de lithium (Li2S)
Soufre
- Sodium
-nickel, manganese, lithium cobalt (LNMC),
-lithium manganese oxide (LMO),
-lithium nickel-cobalt-aluminum oxide (LNCA),
-lithium cobalt oxide (LCO), lithium iron oxide (LFP)
Lithium sulphide (Li 2 S)
Sulfur
- Sodium
Systèmes symétriques (matériaux de négative et positive identiques)

SC hybrides :
Oxydes métalliques (à la positive)
Symmetrical systems (identical negative and positive materials)

Hybrid SCs:
Metallic oxides (to the positive)
Electrolyte (sels)Electrolyte (salts) LiPF6, LiTFSi
LiTDI
LiClO4
LiTf
LiPF6, LiTFSi
LiTDI
LiClO 4
LiTf
Electrolytes organiques :
Tetraethyleammonium tetrafluoroborate (TEABF4)

Electrolytes aqueux :
KOH, H2SO4, Na2SO4, Li2SO4, K2SO4, KCl, NaCl, HClO4, NaOH
Organic electrolytes:
Tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEABF 4 )

Aqueous electrolytes:
KOH, H2SO4 , Na2SO4 , Li2SO4 , K2SO4 , KCl , NaCl , HClO4 , NaOH
Electrolyte (solvants)Electrolyte (solvents) Ethylène carbonate (EC)
Diméthyle carbonate (DMC)
Propylène carbonate (PC)
Ethers : TEGDME, DME, PEGDME
1,3 dioxolane
1,4 dioxane
Sulfolane
THF
Ethylene carbonate (EC)
Dimethyl carbonate (DMC)
Propylene carbonate (PC)
Ethers: TEGDME, DME, PEGDME
1,3 dioxolane
1,4 dioxane
Sulfolane
THF
Organiques : Acétonitrile
Propylène carbonate (PC)
Organic: Acetonitrile
Propylene carbonate (PC)

L'invention concerne enfin un procédé de fabrication d'un composant pour accumulateur d'énergie électrique tel que décrit précédemment. Le procédé comprend les étapes successives suivantes :
a) la fourniture d'un substrat comprenant au moins une face pourvue d'une couche conductrice électrique formant collecteur de courant et de reliefs de rétention,
b) le garnissage de ladite face avec une couche de particules de matière active d'électrode,
c) l'arasement de la couche de particules de matière active au niveau des reliefs de rétention,
d) la fixation aux reliefs de rétention d'un film séparateur recouvrant la couche de particules de matière active.
The invention finally relates to a method of manufacturing a component for an electrical energy accumulator as described above. The process comprises the following successive steps:
a) the supply of a substrate comprising at least one face provided with an electrically conductive layer forming a current collector and with retention reliefs,
b) the coating of said face with a layer of particles of active electrode material,
c) the leveling off of the layer of particles of active material at the level of the retention reliefs,
d) fixing to the retention reliefs of a separating film covering the layer of particles of active material.

Le procédé peut être complété, au cours de l'étape c) ou à l'issue de l'étape c), par un compactage de la couche de particules de matière active.The method can be completed, during step c) or at the end of step c), by compacting the layer of particles of active material.

De préférence les reliefs de rétention du substrat présentent une hauteur uniforme. La hauteur des reliefs de rétention présente une bonne uniformité lorsque les reliefs de rétention sont formés par matriçage ou thermoformage du substrat.Preferably, the substrate retention reliefs have a uniform height. The height of the retention reliefs has good uniformity when the retention reliefs are formed by stamping or thermoforming the substrate.

Si tel n’est pas le cas, le procédé peut comporter, avant l’étape b) de garnissage, une opération d’uniformisation de la hauteur des reliefs de rétention.If this is not the case, the method may include, before step b) of packing, an operation to standardize the height of the retention reliefs.

L’uniformisation des reliefs de rétention peut en particulier s’avérer nécessaire lorsque les reliefs de rétention sont des reliefs de thermocolle.The standardization of the reliefs of retention can in particular prove to be necessary when the reliefs of retention are reliefs of thermoglue.

Dans ce cas, le substrat peut être soumis à un laminage par rouleau chauffant ou à une presse chauffante à hauteur calibrée de manière à régulariser la hauteur des reliefs de rétention.In this case, the substrate may be subjected to lamination by a heated roller or to a heated press at a calibrated height so as to regularize the height of the retention reliefs.

L'opération suivante, c’est-à-dire le garnissage du substrat, consiste à déposer de la matière active sur le substrat, et en particulier sur la ou les faces du substrat comprenant une couche conductrice formant collecteur de courant et des reliefs de rétention. La matière active peut se trouver sous forme de particules fines, de poudre ou de fibres courtes.The following operation, that is to say the lining of the substrate, consists in depositing active material on the substrate, and in particular on the face or faces of the substrate comprising a conductive layer forming a current collector and reliefs of retention. The active ingredient can be in the form of fine particles, powder or short fibres.

Le dépôt de la couche de matière active peut être facilité par l'utilisation d'un liquide vecteur.The deposition of the layer of active material can be facilitated by the use of a carrier liquid.

Ainsi, l'étape b) de garnissage peut avantageusement comporter l'application, sur la face pourvue de reliefs de rétention, d'un mélange de particules de matière active d'électrode et d'un liquide vecteur volatil. Dans ce cas le procédé comprend, en outre, une étape d'évaporation du liquide vecteur, postérieure à l'arasement de la couche de particules.Thus, step b) of packing can advantageously comprise the application, on the face provided with retention reliefs, of a mixture of particles of active electrode material and of a volatile vector liquid. In this case, the method further comprises a stage of evaporation of the vector liquid, subsequent to the leveling off of the layer of particles.

Le mélange des particules de matière active et du liquide vecteur volatil constitue une sorte d’encre semi-liquide qui, de par sa consistance, favorise le dépôt de la couche de matière active sur le substrat et son arasement. Il peut être préparé dans des malaxeurs garantissant son homogénéité.The mixture of the particles of active material and the volatile vector liquid constitutes a sort of semi-liquid ink which, by virtue of its consistency, promotes the deposition of the layer of active material on the substrate and its leveling. It can be prepared in mixers guaranteeing its homogeneity.

Le liquide vecteur volatil est éliminé après la formation de la couche de matière active de sorte que seules les particules de matière active restent sur le substrat. Le liquide volatil peut être choisi, par exemple, parmi le diméthylsulfoxyde (DMSO), le n-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), le N-Butyl pyrrolidone (NBP), l’isopropanol ou l’éthanol. Son élimination, par chauffage et évaporation peut avoir lieu sous des hottes aspirantes, ou sous une presse chauffante aspirante, de manière à le recycler.The volatile carrier liquid is removed after the formation of the layer of active material so that only the particles of active material remain on the substrate. The volatile liquid can be chosen, for example, from dimethyl sulfoxide (DMSO), n-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-Butyl pyrrolidone (NBP), isopropanol or ethanol. Its elimination, by heating and evaporation can take place under extractor hoods, or under a suction heating press, so as to recycle it.

L'opération d'arasement de la couche de particules, déjà évoquée, permet d'uniformiser son épaisseur. On considère que la couche est arasée aux reliefs de rétention lorsque la couche de particules est mise au niveau des reliefs de rétention et en particulier aux reliefs de rétention de plus grande hauteur.The operation of leveling off the layer of particles, already mentioned, makes it possible to standardize its thickness. It is considered that the layer is level with the retention reliefs when the layer of particles is leveled with the retention reliefs and in particular with the retention reliefs of greater height.

Comme indiqué précédemment les reliefs de rétention présentent de préférence une hauteur uniforme ou sont soumis à une opération consistant à uniformiser leur hauteur. Dans ce cas, l'arasement est effectué à une hauteur correspondant à celle des reliefs de rétention.As indicated above, the retention reliefs preferably have a uniform height or are subjected to an operation consisting in making their height uniform. In this case, the leveling is carried out at a height corresponding to that of the retention reliefs.

L'opération d'arasement peut avoir lieu, par exemple, par le passage à la surface de la couche de particules d'une brosse rotative formant raclette ou d'une règle vibrante. La raclette peut être supportée ou guidée par les reliefs de rétention et en particulier par un relief linéaire périphérique entourant les autres reliefs de rétention.The leveling operation can take place, for example, by passing over the surface of the layer of particles a rotating brush forming a squeegee or a vibrating ruler. The squeegee can be supported or guided by the retention reliefs and in particular by a peripheral linear relief surrounding the other retention reliefs.

Après l’évaporation et l’élimination du liquide vecteur, l'épaisseur de la couche déposée se trouve réduite de sorte que les reliefs de rétention, ou pour le moins certains reliefs de rétention, dépassent de sa surface. Les reliefs de rétention dépassant de la couche de matière active peuvent ainsi être mis à profit pour la fixation du film séparateur.After the evaporation and the elimination of the vector liquid, the thickness of the deposited layer is reduced so that the reliefs of retention, or at least certain reliefs of retention, protrude from its surface. The retention reliefs protruding from the layer of active material can thus be used to fix the separating film.

Après la mise en place du film séparateur la couche de particules de matière active subit en outre un compactage, ou calandrage. Cette opération peut avoir lieu, par exemple sous une presse chauffante vibrante et/ou par passage entre deux rouleaux conjugués d’un laminoir dont l’un au moins est chauffant. Le fait de compacter la couche de particules, permet de réduire son épaisseur et de rapprocher les unes des autres les particules de matière active. Le compactage permet la mise en place d'une quantité initiale plus importante de matière active tout en limitant l'épaisseur finale du composant. Un compactage important est possible sans compromettre la percolation ultérieure de l'électrolyte, en raison de l'absence de liant. Il est ainsi possible d'augmenter la capacité électrique par unité de volume des accumulateurs d'énergie.After the positioning of the separator film, the layer of particles of active material also undergoes compacting, or calendering. This operation can take place, for example, under a vibrating heating press and/or by passing between two mating rollers of a rolling mill, at least one of which is heated. The fact of compacting the layer of particles makes it possible to reduce its thickness and to bring the particles of active material closer together. Compaction allows the placement of a larger initial quantity of active material while limiting the final thickness of the component. Significant compaction is possible without compromising the subsequent percolation of the electrolyte, due to the absence of binder. It is thus possible to increase the electrical capacity per unit volume of the energy accumulators.

Après le compactage l'épaisseur de la couche de matière active peut être de l'ordre de 100 à 400 micromètres, par exemple. A titre comparatif, l’épaisseur de matière active d’un composant traditionnel, utilisant un liant pour les particules de matière active, n’excède pas 90 micromètres.After compacting, the thickness of the layer of active material can be of the order of 100 to 400 micrometers, for example. By way of comparison, the thickness of active material of a traditional component, using a binder for the particles of active material, does not exceed 90 micrometers.

Un éventuel traitement thermique lors de l'évaporation du liquide vecteur volatil et/ou lors du compactage de la couche de matière active est réalisé à une température inférieure à une température de liquéfaction d'une thermocolle pouvant être utilisée pour la fabrication des reliefs de rétention et une température inférieure à une température de ramollissement d'un polymère susceptible de constituer le substrat. Le traitement thermique est réalisé, par exemple, à une température de l'ordre de 40°C à 90°C.A possible heat treatment during the evaporation of the volatile vector liquid and/or during the compacting of the layer of active material is carried out at a temperature lower than a liquefaction temperature of a thermoglue which can be used for the manufacture of the retention reliefs and a temperature below a softening temperature of a polymer capable of constituting the substrate. The heat treatment is carried out, for example, at a temperature of the order of 40°C to 90°C.

De manière avantageuse l'étape a) du procédé peut comporter la formation sur une face du substrat des reliefs de rétention en une thermocolle élastique. Dans ce cas, le film séparateur peut être thermocollé à chaud sur les reliefs de rétention.Advantageously, step a) of the method may comprise the formation on one face of the substrate of retention reliefs in an elastic thermo-adhesive. In this case, the separating film can be heat-sealed onto the retention reliefs.

La fixation du film séparateur peut avoir lieu sous une presse chauffante. Celle-ci fait fondre partiellement la partie des reliefs de rétention dépassant de la couche de matière active et provoque leur collage sur le film séparateur. Le séparateur poreux absorbe, à l'instar d'un buvard, une petite partie de la thermocolle des reliefs de rétention, ce qui favorise leur fixation au film séparateur.Fixing of the release film can take place under a heated press. This partially melts the part of the retention reliefs protruding from the layer of active material and causes them to stick to the separator film. The porous separator absorbs, like a blotter, a small part of the thermoglue of the retention reliefs, which promotes their attachment to the separator film.

Au terme de sa fixation, le film séparateur constitue un opercule participant également à la rétention de la matière active sur le substrat. En outre, la fixation du séparateur sur le substrat, par l’intermédiaire des reliefs de rétention, permet d’obtenir une bonne robustesse et une bonne tenue de l’ensemble du composant ainsi formé, sans porter préjudice à son caractère flexible.At the end of its fixing, the separating film constitutes a lid which also participates in the retention of the active ingredient on the substrate. In addition, the fixing of the separator on the substrate, by means of the retention reliefs, makes it possible to obtain good robustness and good behavior of the whole of the component thus formed, without affecting its flexible character.

Les reliefs de rétention peuvent être déposés à chaud sur le substrat par un robot de dépôt comparable à une imprimante à jet d'encre. D’autres machines de dépôt telles qu’une imprimante 3D à fil polymère ou thermocolle, ou des machines de dépôt de composants de microélectronique, peuvent également être adaptées à la formation des reliefs de rétention.The retention reliefs can be hot-deposited on the substrate by a deposition robot comparable to an inkjet printer. Other deposition machines such as a 3D printer with polymer wire or thermal glue, or machines for depositing microelectronic components, can also be adapted to the formation of retention reliefs.

Les reliefs de rétention peuvent encore être formés par sérigraphie rotative ou par déformation à chaud d'une couche de thermocolle uniformément répartie à la surface du substrat dans sa partie devant recevoir la matière active. La déformation à chaud de la couche peut être opérée par le passage en continu (roll to roll) sur un rouleau graveur. La formation des reliefs de rétention par sérigraphie rotative permet de former des reliefs en pointe, ou picots, de plus grande dimension. Par ailleurs le traitement du substrat en bande continue (roll to roll) permet la formation de composants de surface importante.The retention reliefs can also be formed by rotary screen printing or by hot deformation of a layer of thermal adhesive uniformly distributed on the surface of the substrate in its part which is to receive the active material. The hot deformation of the layer can be carried out by continuous passage (roll to roll) on an engraver roller. The formation of the retention reliefs by rotary screen printing makes it possible to form pointed reliefs, or spikes, of larger size. Furthermore, the treatment of the substrate in a continuous strip (roll to roll) allows the formation of large surface components.

L'étape de formation des reliefs de rétention peut être mise à profit pour former d'autres reliefs tels que des parois de cuvettes ou des reliefs longilignes. En particulier la partie du substrat devant recevoir la matière active peut être latéralement délimitée par une paroi sous la forme d'un cadre, formant une cuvette. Une telle cuvette est susceptible de contenir le mélange de particules de matière active et de liquide vecteur lors de la formation de la couche de matière active. Des reliefs linéaires ou longilignes, déjà évoqués peuvent être formés pour servir de guide de hauteur lors de l'opération d'arasement. L'ensemble de ces reliefs, peuvent être formés en thermocolle et contribuer, au besoin, à la fixation du film séparateur.The step of forming the retention reliefs can be used to form other reliefs such as the walls of basins or slender reliefs. In particular, the part of the substrate to receive the active material can be laterally delimited by a wall in the form of a frame, forming a bowl. Such a cuvette is capable of containing the mixture of particles of active material and of vector liquid during the formation of the layer of active material. Linear or slender reliefs, already mentioned, can be formed to serve as a height guide during the leveling operation. All of these reliefs can be formed in heat-sealing and contribute, if necessary, to fixing the separating film.

L'étape a) du procédé, consistant à fournir le substrat, peut, si le substrat n'est pas déjà pourvu d'une couche conductrice susceptible de constituer un collecteur de courant, comporter une opération supplémentaire de formation d'une telle couche.Step a) of the method, consisting in supplying the substrate, can, if the substrate is not already provided with a conductive layer capable of constituting a current collector, comprise an additional operation of forming such a layer.

Dans ce cas, l'étape a) du procédé peut comporter le dépôt de la couche, formant collecteur de courant, sur la face du substrat, pourvue des reliefs de rétention, la couche formant collecteur de courant recouvrant les reliefs de rétention. La couche conductrice formant collecteur de courant peut être de préférence une couche métallique, par exemple de cuivre ou d'aluminium.In this case, step a) of the method may comprise the deposition of the layer, forming the current collector, on the face of the substrate, provided with the retention reliefs, the layer forming the current collector covering the retention reliefs. The conductive layer forming a current collector can preferably be a metallic layer, for example copper or aluminum.

Par ailleurs, la couche conductrice formant collecteur de courant peut être réalisée par dépôt sous vide, et en particulier par évaporation ou par pulvérisation cathodique magnétron (sputtering). Il s'agit, par exemple, d'une couche d'aluminium ou de cuivre, d'une épaisseur comprise, par exemple, entre 80 et 500 nanomètres. D'autres matériaux conducteurs, indiqués, par exemple, dans le tableau I, de même que d'autres épaisseurs des couches ne sont pas exclus.Furthermore, the conductive layer forming a current collector can be produced by vacuum deposition, and in particular by evaporation or by magnetron sputtering. It is, for example, a layer of aluminum or copper, with a thickness comprised, for example, between 80 and 500 nanometers. Other conductive materials, listed, for example, in Table I, as well as other layer thicknesses are not excluded.

Lorsque la couche conductrice formant collecteur de courant est formée postérieurement aux reliefs de rétention, elle recouvre ces reliefs. Aussi, dans la mesure où la couche conductrice est formée par sputtering, des précautions sont prises, notamment en termes de durée d'exposition, pour ne pas altérer les reliefs de rétention ni le substrat.When the conductive layer forming a current collector is formed after the retention reliefs, it covers these reliefs. Also, insofar as the conductive layer is formed by sputtering, precautions are taken, in particular in terms of exposure time, so as not to alter the retention reliefs or the substrate.

De manière avantageuse, les reliefs de rétention métallisés prolongent le collecteur de courant à l'intérieur de la couche de matière active et favorisent la conduction électrique en augmentant notamment la surface de contact entre la matière active et le collecteur de courant. Cette mesure contribue à favoriser une augmentation de l'épaisseur de la couche de matière active et une réduction de la résistance électrique interne.Advantageously, the metallized retention reliefs extend the current collector inside the layer of active material and promote electrical conduction by increasing in particular the contact surface between the active material and the current collector. This measure helps to promote an increase in the thickness of the layer of active material and a reduction in the internal electrical resistance.

Lorsque le procédé de fabrication du composant comprend une opération d’uniformisation de la hauteur des reliefs, cette opération peut être réalisée, de préférence, postérieurement au dépôt de la couche formant collecteur de courant. Il est ainsi possible de mettre à profit cette opération pour éliminer, au moins en partie, la couche formant collecteur de courant dans la partie sommitale des reliefs de rétention destinée à la fixation du film séparateur.When the component manufacturing process includes an operation to standardize the height of the reliefs, this operation can preferably be carried out after the deposition of the layer forming the current collector. It is thus possible to take advantage of this operation to eliminate, at least in part, the layer forming the current collector in the top part of the retention reliefs intended for fixing the separator film.

Il est également possible de former la couche conductrice avant les reliefs de rétention ou de former les reliefs de rétention sur un substrat comportant déjà une couche conductrice formant collecteur de courant.It is also possible to form the conductive layer before the retention reliefs or to form the retention reliefs on a substrate already comprising a conductive layer forming a current collector.

Le procédé de formation des reliefs de rétention sous la forme de bossages en thermocolle, de la manière décrite précédemment, convient parfaitement pour la réalisation des composants à l’unité.The method of forming the retention reliefs in the form of thermoglue bosses, in the manner described above, is perfectly suitable for the production of single components.

Le procédé peut également être adapté pour un traitement en continu. Un tel traitement est encore désigné par « roll to roll » c’est à dire de rouleau à rouleau.The method can also be adapted for continuous processing. Such processing is also referred to as "roll to roll", i.e. from roll to roll.

Dans ce cas, les composants, ou pour le moins les substrats entrant dans la fabrication des composants peuvent être formés sous forme de bandes très longues conditionnées en rouleaux. Les bandes peuvent ensuite être découpées pour parachever les composants et/ou pour assembler les composants en vue de la formation d’accumulateurs d’énergie électrique.In this case, the components, or at least the substrates used in the manufacture of the components, can be formed in the form of very long strips packaged in rolls. The strips can then be cut to complete the components and/or to assemble the components for the formation of electrical energy accumulators.

Ainsi, selon une possibilité de mise en œuvre du procédé de fabrication du composant de l’invention adaptée à une fabrication en continu (« roll to roll »), l’étape a) du procédé peut comporter les opérations suivantes :

  • la fourniture d’un film polymère principal conducteur électrique,
  • la formation sur le film polymère principal des reliefs de rétention. Les reliefs de rétention faisant saillie sur une première face du film polymère principal et la formation des reliefs de rétention ayant lieu par thermoformage du film polymère principal,
  • le collage du film polymère principal sur un film métallique, une deuxième face du film polymère principal, opposée à la première face, étant reportée contre le film métallique lors du collage.
Thus, according to one possibility of implementing the process for manufacturing the component of the invention adapted to continuous manufacturing (“roll to roll”), step a) of the process may comprise the following operations:
  • providing a primary electrically conductive polymer film,
  • the formation on the main polymer film of retention reliefs. The retention reliefs protruding from a first face of the main polymer film and the formation of the retention reliefs taking place by thermoforming of the main polymer film,
  • bonding the main polymer film to a metal film, a second face of the main polymer film, opposite the first face, being transferred against the metal film during bonding.

Le film polymère principal peut être un film de polypropylène ou un film de polyéthylène chargé de particules conductrices électriques carbonées. Il peut notamment être chargé de particules conductrices électriques carbonées, telles que des nanotubes de carbone, et/ou de noir de carbone conducteur et/ou des tuiles de carbone, et/ou de fibres de carbones plus ou moins longues qui améliorent sa conductivité électrique et/ou sa robustesse.The main polymer film can be a polypropylene film or a polyethylene film filled with carbonaceous electrically conductive particles. It can in particular be loaded with carbonaceous electrically conductive particles, such as carbon nanotubes, and/or conductive carbon black and/or carbon tiles, and/or more or less long carbon fibers which improve its electrical conductivity. and/or its robustness.

La charge en particules conductrices électriques carbonées du film peut être de l’ordre de 10 à 50% en masse. L’épaisseur du film peut être de l’ordre de 20 à 300 micromètres.The charge of carbonaceous electrically conductive particles of the film can be of the order of 10 to 50% by mass. The thickness of the film can be of the order of 20 to 300 micrometers.

Le film polymère principal peut être enroulé sous la forme d’une bobine lors de sa fabrication.The main polymer film can be rolled up in the form of a spool during its manufacture.

La formation des reliefs de rétention se fait par thermoformage du film polymère principal. Le film polymère principal, initialement plat, est mis en forme selon un profil souhaité de reliefs de rétention. Cette opération peut avoir lieu en particulier par un passage en continu du film dans une machine de thermoformage. Elle est équipée, dans ce cas, d’une matrice de thermoformage correspondant au relief souhaité.The formation of the retention reliefs is done by thermoforming the main polymer film. The main polymer film, initially flat, is shaped according to a desired profile of retention reliefs. This operation can take place in particular by continuously passing the film through a thermoforming machine. It is equipped, in this case, with a thermoforming die corresponding to the desired relief.

Les reliefs font saillie sur une première face du film polymère principal. Il s’agit de la face destinée à être garnie de matière active d’électrode de la manière déjà décrite.The reliefs protrude from a first face of the main polymer film. This is the face intended to be lined with active electrode material in the manner already described.

Une deuxième face du film polymère principal, opposée à la première face, comprend des reliefs en creux correspondant aux reliefs de rétention en saillie sur la première face.A second face of the main polymer film, opposite the first face, comprises recessed reliefs corresponding to the retention reliefs projecting on the first face.

La deuxième face est collée sur un film métallique. Le film métallique peut avoir, conjointement avec le polymère conducteur du film polymère principal une fonction de collecteur de courant dans un accumulateur d’énergie électrique utilisant le composant. Il peut également avoir une des fonctions de tenue mécanique et d’étanchéité.The second side is glued on a metallic film. The metal film may have, together with the conductive polymer of the main polymer film, a current collector function in an electrical energy accumulator using the component. It can also have one of the functions of mechanical strength and sealing.

Le film métallique peut être, par exemple, l’un parmi un film d’aluminium, un film en en alliage à base d’aluminium, un film de titane, un film de nickel, un film en acier inoxydable.The metallic film may be, for example, one of aluminum film, aluminum alloy film, titanium film, nickel film, stainless steel film.

Il s’agit, par exemple, d’un film en un alliage d’aluminium de la série 6000 ou 7000 avec une haute limite élastique. L’épaisseur du film peut être choisie, par exemple de 20 à 80µm. Il peut également s’agir d’un film d’acier inoxydable, de nickel ou de titane avec une épaisseur comparable, de 10 à 100 µm, par exemple.This is, for example, a film made of an aluminum alloy of the 6000 or 7000 series with a high elastic limit. The thickness of the film can be chosen, for example from 20 to 80µm. It can also be a film of stainless steel, nickel or titanium with a comparable thickness, from 10 to 100 µm, for example.

De manière avantageuse, le film métallique peut être garni d’une couche de thermocolle conductrice électrique sur une face recevant la deuxième face du film polymère principal lors du collage. Dans ce cas, le collage du film polymère principal sur le film métallique peut être un thermocollage à chaud utilisant la couche de thermocolle.Advantageously, the metal film can be lined with a layer of electrically conductive heat seal on one side receiving the second side of the main polymer film during bonding. In this case, the bonding of the main polymer film to the metal film can be hot heat bonding using the heat seal layer.

La couche de thermocolle garnissant le film métallique, présente, par exemple, une épaisseur de 3 à 10 µm. Il peut s’agir d’une couche d'éthylène-acétate de vinyle (EVA) ou de polyoléfine. Tout comme le film polymère principal, la couche de thermocolle peut également être chargée de particules conductrices électriques, tels que des nanotubes de carbone ou de noir de carbone conducteur de manière à lui conférer sa propriété de conduction électrique, ou de manière à améliorer cette propriété.The thermal adhesive layer filling the metallic film has, for example, a thickness of 3 to 10 μm. It can be a layer of ethylene-vinyl acetate (EVA) or polyolefin. Just like the main polymer film, the thermoglue layer can also be loaded with electrically conductive particles, such as carbon nanotubes or conductive carbon black so as to give it its property of electrical conduction, or so as to improve this property. .

Le caractère conducteur électrique de la couche de thermocolle permet d’assurer une bonne continuité électrique entre le film polymère principal et le film métallique.The electrically conductive nature of the thermal adhesive layer ensures good electrical continuity between the main polymer film and the metal film.

La thermocolle est choisie avec une température de liquéfaction inférieure à celle du film polymère et, de préférence, suffisamment faible, pour ne pas altérer le film polymère principal lors de son collage sur le film métallique.The thermoglue is chosen with a liquefaction temperature lower than that of the polymer film and, preferably, sufficiently low so as not to alter the main polymer film during its bonding to the metal film.

La thermocolle peut être enduite à chaud sur le film métallique.The thermoglue can be hot coated on the metallic film.

Lors du thermocollage du film polymère principal sur le film métallique, ces deux films peuvent passer entre deux rouleaux qui les pressent l’un contre l’autre. Le rouleau en contact avec le film métallique étant un rouleau chauffant.During the thermal bonding of the main polymer film to the metallic film, these two films can pass between two rollers which press them against each other. The roller in contact with the metal film being a heating roller.

Le rouleau en contact avec le film polymère principal peut également être chauffant, il peut en outre être pourvu de perçages ou d’un relief en creux recevant les reliefs de rétention du film polymère principal de manière à protéger ces reliefs des efforts de pression lors du passage des films entre les rouleaux.The roller in contact with the main polymer film can also be heated, it can also be provided with holes or a recessed relief receiving the retention reliefs of the main polymer film so as to protect these reliefs from the pressure forces during the passage of the films between the rollers.

La fabrication du substrat peut comporter en outre la formation d’une couche de thermocolle garnissant sélectivement un sommet de chaque relief de rétention sur la première face du film polymère principal. Cette opération peut être réalisée de préférence après le thermocollage du film polymère principal sur le film métallique.The manufacture of the substrate may also include the formation of a layer of thermal adhesive selectively lining a vertex of each retention relief on the first face of the main polymer film. This operation can preferably be carried out after the thermal bonding of the main polymer film to the metallic film.

La couche de thermocolle au sommet des reliefs de rétention peut présenter une épaisseur de 5 à 10 µm, par exemple. Elle sert à la fixation par thermocollage d’un film séparateur sur le substrat lors de l’étape d) du procédé de fabrication du composant précédemment décrit, c’est-à-dire postérieurement au garnissage du substrat avec les particules de matière active. La couche de thermocolle appliquée au sommet des reliefs de rétention est de préférence une couche de thermocolle isolante électrique de manière à ne pas risquer de nuire au caractère également isolant électrique du film séparateur. Il s’agit par exemple une couche d'éthylène-acétate de vinyle (EVA) ou de polyoléfine non chargée de particules conductrices.The thermoglue layer at the top of the retention reliefs may have a thickness of 5 to 10 μm, for example. It is used to fix a separator film on the substrate by heat-sealing during step d) of the manufacturing process of the component described above, that is to say after the filling of the substrate with the particles of active material. The layer of thermoadhesive applied to the top of the retention reliefs is preferably an electrically insulating thermoadhesive layer so as not to risk harming the also electrically insulating character of the separator film. This is, for example, a layer of ethylene-vinyl acetate (EVA) or polyolefin not loaded with conductive particles.

L’enduction des reliefs de rétention avec la couche de thermocolle peut avoir lieu dans une machine d’enduction en continu (roll to roll).The coating of the retention reliefs with the heat-sealing layer can take place in a continuous coating machine (roll to roll).

Au moins l’une des opérations de thermoformage, de collage et de formation d’une couche de thermocolle peut être réalisée en continu.At least one of the operations of thermoforming, gluing and forming a heat-sealing layer can be carried out continuously.

Plus généralement l’ensemble des opérations de préparation du film polymère principal et du film métallique, leur collage mutuel et la garniture du sommet des reliefs de rétention avec une couche de thermocolle peuvent être réalisés en continu (roll to roll), en mettant en œuvre des films de même largeur embobinés sur des rouleaux. Le substrat finalement obtenu peut également être enroulé sur un rouleau avant d’être mis à disposition pour les étapes subséquentes du procédé de fabrication d’un composant selon l’invention.More generally, all of the operations for preparing the main polymer film and the metal film, their mutual bonding and the trimming of the top of the retention reliefs with a layer of thermal adhesive can be carried out continuously (roll to roll), by implementing films of the same width wound on rolls. The substrate finally obtained can also be wound on a roll before being made available for the subsequent steps of the method for manufacturing a component according to the invention.

Le procédé pour la fabrication du substrat peut être mis en œuvre pour la réalisation d’un composant unipolaire mais aussi pour la réalisation d’un composant dans lequel les deux faces du substrat portent une électrode de matière active. Dans ce cas, il s’agit, par exemple, d’un composant bipolaire, avec deux électrodes de signes opposés.The process for the manufacture of the substrate can be implemented for the production of a unipolar component but also for the production of a component in which the two faces of the substrate carry an electrode of active material. In this case, it is, for example, a bipolar component, with two electrodes of opposite signs.

En vue de la réalisation d’un tel composant, le procédé peut comporter la formation d’un premier substrat et d’un deuxième substrat, chaque substrat comprenant un film polymère principal avec des reliefs de rétention, et un film métallique collé au film polymère principal, et le collage du premier substrat sur le deuxième substrat par l’intermédiaire du film métallique du premier substrat, du film métallique du deuxième substrat et d’une couche de thermocolle conductrice électrique interposée entre les films métalliques du premier et du deuxième substrat.With a view to producing such a component, the method may comprise the formation of a first substrate and a second substrate, each substrate comprising a main polymer film with retention reliefs, and a metal film bonded to the polymer film main, and the bonding of the first substrate on the second substrate by means of the metallic film of the first substrate, of the metallic film of the second substrate and of a layer of electrically conductive thermal adhesive interposed between the metallic films of the first and of the second substrate.

Les deux substrats sont ainsi collés dos à dos par l’intermédiaire de leurs films métalliques. Cette opération peut avoir lieu au terme d’une enduction de la face libre de la couche métallique d’au moins l’un des substrats d’une fine couche de thermocolle puis par le passage des deux substrats entre deux rouleaux chauffants presseurs.The two substrates are thus bonded back to back via their metallic films. This operation can take place after coating the free face of the metal layer of at least one of the substrates with a thin layer of thermal adhesive then by passing the two substrates between two heated pressing rollers.

La couche de thermocolle est de préférence une couche conductrice électrique de manière à assurer une connexion électrique entre les deux couches métalliques. Cette connexion électrique assure, par la suite, une interconnexion en série ou en parallèle d’accumulateurs incluant respectivement les deux substrats accolés.The thermal adhesive layer is preferably an electrically conductive layer so as to ensure an electrical connection between the two metal layers. This electrical connection subsequently provides series or parallel interconnection of accumulators including the two adjoining substrates respectively.

Il convient de préciser qu’un unique film métallique peut être utilisé pour le premier substrat et le deuxième substrat. Dans ce cas, le film métallique unique est collé respectivement sur une face des films polymères principaux opposée à la face sur laquelle les reliefs de rétention font saillie. Le terme « collé » est compris comme n’excluant pas la possibilité éventuelle d’une coextrusion ou d’un couchage du film métallique directement sur le film polymère principal de l’un des substrats.It should be specified that a single metallic film can be used for the first substrate and the second substrate. In this case, the single metallic film is bonded respectively to one side of the main polymer films opposite to the side on which the retention reliefs project. The term "bonded" is understood as not excluding the possible possibility of coextrusion or coating of the metallic film directly on the main polymer film of one of the substrates.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, en référence aux figures des dessins. Cette description est donnée à titre purement illustratif et non limitatif.Other characteristics and advantages of the invention emerge from the description which follows, with reference to the figures of the drawings. This description is given for purely illustrative and non-limiting purposes.

Brève description des figuresBrief description of figures

La figure 1A est une coupe schématique d'un substrat illustrant une étape de formation de reliefs de rétention pour la fabrication d'un composant conforme à l'invention.FIG. 1A is a schematic cross-section of a substrate illustrating a step for forming retention reliefs for the manufacture of a component according to the invention.

La figure 1B est une perspective d'une ébauche de composant comparable à la figure 1A.Figure 1B is a perspective view of a component blank similar to Figure 1A.

La figure 1C est une coupe schématique d’un autre substrat illustrant la formation de reliefs de rétention pour la fabrication d’un composant conforme à l’invention.FIG. 1C is a schematic section of another substrate illustrating the formation of retention reliefs for the manufacture of a component according to the invention.

La figure 2A est une coupe schématique du substrat illustrant la formation d'une couche conductrice électrique formant collecteur de courant.FIG. 2A is a schematic section of the substrate illustrating the formation of an electrically conductive layer forming a current collector.

La figure 2B est une coupe schématique d’un substrat illustrant une variante de réalisation.FIG. 2B is a schematic section of a substrate illustrating an alternative embodiment.

La figure 3A est une coupe schématique du substrat de la figure 2A et illustre une opération de régularisation de la hauteur des reliefs de rétention.FIG. 3A is a schematic section of the substrate of FIG. 2A and illustrates an operation for regularizing the height of the retention reliefs.

La figure 3B est une représentation schématique d’un laminoir mis en œuvre pour une opération de régularisation en continu (roll to roll - de rouleau à rouleau) de la hauteur des reliefs de rétention.Figure 3B is a schematic representation of a rolling mill implemented for a continuous regularization operation (roll to roll - from roll to roll) of the height of the retention reliefs.

Les figures 4 et 5 sont des coupes schématiques du substrat illustrant des étapes de garnissage du substrat avec une couche de matériau actif.FIGS. 4 and 5 are schematic sections of the substrate illustrating steps for coating the substrate with a layer of active material.

Les figures 6 et 7 sont des coupes schématiques d'un composant conforme à l'invention obtenu par l'application d'un film séparateur sur le substrat de la figure 5.Figures 6 and 7 are schematic cross-sections of a component according to the invention obtained by applying a separator film to the substrate of Figure 5.

La figure 8 est une coupe schématique d'un composant conforme à l'invention illustrant une variante de réalisation.Figure 8 is a schematic section of a component according to the invention illustrating a variant embodiment.

Les figures 9 et 10 sont des coupes schématiques d'un composant conforme à l'invention et illustrent une autre variante de réalisation.Figures 9 and 10 are schematic sections of a component according to the invention and illustrate another variant embodiment.

La figure 11 est une coupe schématique illustrant une autre possibilité de réalisation d’un substrat conforme à l’invention.Figure 11 is a schematic section illustrating another possible embodiment of a substrate according to the invention.

La figure 12 est une représentation schématique d’une installation utilisable pour la fabrication en continu d’un substrat conforme à la figure 11.Figure 12 is a schematic representation of an installation that can be used for the continuous manufacture of a substrate according to Figure 11.

La figure 13 est une coupe schématique d’une partie d’un composant conforme à l’invention et utilisant le substrat selon la figure 11.Figure 13 is a schematic section of part of a component according to the invention and using the substrate according to Figure 11.

La figure 14 est une coupe schématique d'un accumulateur électrique comprenant une cellule d'accumulateur électrique formée à partir de composants comparables à ceux des figures 9 et 10.Figure 14 is a schematic section of an electric accumulator comprising an electric accumulator cell formed from components comparable to those of Figures 9 and 10.

La figure 15 est une coupe schématique de composants conformes à l'invention et illustre une étape d'assemblage d'un accumulateur électrique.FIG. 15 is a diagrammatic cross-section of components in accordance with the invention and illustrates a step for assembling an electric accumulator.

La figure 16 est une coupe schématique de composants conformes à l'invention et illustre une étape d'assemblage d'un autre accumulateur électrique.Figure 16 is a schematic section of components according to the invention and illustrates a step of assembling another electric accumulator.

La figure 17 est une coupe schématique d’une partie d’un accumulateur d’énergie électrique réalisé à partir de composants conformes à l’invention.Figure 17 is a schematic section of part of an electrical energy accumulator made from components according to the invention.

Les figures sont exécutées en échelle libre. Pour des raisons de clarté les différentes parties des figures ne sont pas représentées selon une échelle homogène. En particulier l’épaisseur de certaines couches ou films minces est exagérée pour améliorer la lisibilité des figures.The figures are executed in free scale. For reasons of clarity, the different parts of the figures are not represented according to a uniform scale. In particular, the thickness of certain layers or thin films is exaggerated to improve the readability of the figures.

Description détaillée de modes de mise en œuvre de l'inventionDetailed description of embodiments of the invention

Dans la description qui suit, des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures sont repérées avec des signes de référence de même valeur numérique de manière à faciliter le report d'une figure à l'autre.In the following description, identical, similar or equivalent parts of the different figures are marked with reference signs of the same numerical value so as to facilitate transfer from one figure to another.

La figure 1A montre un substrat 10 comprenant un film 9 en un matériau polymère sur lequel sont formés un certain nombre de reliefs de rétention 24 en thermocolle indépendants les uns des autres. Les reliefs de rétention 24 sont répartis à la surface du film 9. Il s’agit, par exemple, d’un film polymère thermosoudable isolant électrique et étanche à un électrolyte. L'exemple de la figure 1A ne préjuge pas de l'utilisation d'autres types de substrats et en particulier de substrats multicouches ou de substrats présentant d'autres caractéristiques physiques. Le film 9 du substrat 10 est un film mince, d'une épaisseur comprise, par exemple entre 20 et 120 micromètres. Il est considéré essentiellement ici dans sa fonction de support.FIG. 1A shows a substrate 10 comprising a film 9 made of a polymer material on which are formed a certain number of heat-sealed retention reliefs 24 independent of each other. The retention reliefs 24 are distributed over the surface of the film 9. This is, for example, a heat-sealable polymer film that is electrically insulating and impermeable to an electrolyte. The example of FIG. 1A does not prejudge the use of other types of substrates and in particular of multilayer substrates or of substrates having other physical characteristics. Film 9 of substrate 10 is a thin film, with a thickness comprised, for example between 20 and 120 micrometers. It is considered here essentially in its support function.

Le substrat comprend sur l'une de ses faces principales 22 des reliefs de rétention 24 en thermocolle, sous la forme de petites pointes ou de picots. Les pointes sont formées de préférence à chaud lorsque la thermocolle est liquéfiée. Les reliefs de rétention peuvent être déposés sur la face principale par une imprimante à chaud. Ils sont répartis à la surface avec un espacement régulier ou irrégulier. Le nombre de reliefs indépendants par unité de surface est compris de préférence entre 50 et 250 unités par décimètre carré. La hauteur des reliefs de rétention est comprise par exemple entre 0,2 et 0,8 mm.The substrate comprises on one of its main faces 22 retention reliefs 24 made of thermal adhesive, in the form of small spikes or spikes. The tips are preferably hot formed when the thermoglue is liquefied. The retention reliefs can be deposited on the main face by a hot printer. They are distributed on the surface with regular or irregular spacing. The number of independent reliefs per surface unit is preferably between 50 and 250 units per square decimetre. The height of the retention reliefs is for example between 0.2 and 0.8 mm.

Le nombre de reliefs de rétention par unité de surface peut être adapté en fonction de la taille et la forme d’un accumulateur d’énergie électrique à laquelle est destiné le composant incluant le substrat. De manière générale, pour des composants de grande surface l’espacement relatif des reliefs de rétention entre eux peut être plus grand que pour des composants de petite surface. L’espacement entre reliefs peut être différent selon la largeur et la longueur du substrat. Il peut être régulier ou non. Sachant que les reliefs de rétention participent également à la tenue mécanique du substrat, et donc du composant incluant le substrat, leur espacement moyen et le nombre de reliefs par unité de surface peut être adapté également aux contraintes mécaniques de la fabrication d’un accumulateur d’énergie électrique.The number of retention reliefs per unit area can be adapted according to the size and shape of an electrical energy accumulator for which the component including the substrate is intended. In general, for large surface components the relative spacing of the retention reliefs between them can be greater than for small surface components. The spacing between reliefs can be different depending on the width and length of the substrate. It can be regular or not. Knowing that the retention reliefs also participate in the mechanical strength of the substrate, and therefore of the component including the substrate, their average spacing and the number of reliefs per unit area can also be adapted to the mechanical constraints of manufacturing an accumulator. 'electric energy.

Outre les reliefs de rétention indépendants 24 indiqués ci-dessus, le substrat 10 porte, comme le montre également la figure 1B, sur sa face principale 22 un relief de rétention latéral 26, également en thermocolle. Ce relief entoure une région du substrat pourvue des reliefs de rétention 24. Plus précisément, le relief de rétention latéral, forme à la surface du substrat 10 la paroi latérale d'une cuvette 18 à l'intérieur de laquelle se trouve un grand nombre de reliefs de rétention 24 sous la forme de plots ou de picots tronconiques. Les reliefs de rétention 24 peuvent aussi avoir une forme linéaire allongée sur le substrat (non représentée sous cette forme sur les figures), ils sont indépendants les uns des autres.In addition to the independent retention reliefs 24 indicated above, the substrate 10 bears, as also shown in FIG. 1B, on its main face 22 a lateral retention relief 26, also made of thermal adhesive. This relief surrounds a region of the substrate provided with retention reliefs 24. More specifically, the lateral retention relief forms, on the surface of the substrate 10, the side wall of a bowl 18 inside which there is a large number of retention reliefs 24 in the form of studs or tapered studs. The retention reliefs 24 can also have an elongated linear shape on the substrate (not shown in this shape in the figures), they are independent of each other.

Le relief de rétention latéral est traité de la même façon que les reliefs de rétention, qu’ils soient de forme tronconiques ou linéaires. Aussi, et sauf précision contraire le relief de rétention latéral et les reliefs de rétention de forme linéaire ou tronconique sont indifféremment désignés par « reliefs de rétention ».The lateral retention relief is treated in the same way as the retention reliefs, whether they are tapered or linear. Also, and unless otherwise specified, the lateral retention relief and the retention reliefs of linear or frustoconical shape are indifferently referred to as “retention reliefs”.

La formation des reliefs de rétention 24, 26 peut se faire par apport de matière, et en particulier par apport de thermocolle comme le montre la figure 1A. Elle peut être précédée par un traitement de surface du substrat pour nettoyer le substrat et le préparer à la réception des reliefs de rétention, de façon à améliorer leur adhésion. Le traitement de surface peut être un traitement par plasma, par décharge corona, et/ou par voie chimique.The formation of the retention reliefs 24, 26 can be done by supplying material, and in particular by supplying thermoglue as shown in FIG. 1A. It can be preceded by a surface treatment of the substrate to clean the substrate and prepare it for receiving the retention reliefs, so as to improve their adhesion. The surface treatment can be treatment by plasma, by corona discharge, and/or by chemical means.

Selon une autre possibilité, illustrée par la figure 1C, les reliefs de rétention 24, 26 peuvent également être formés d'une seule pièce avec le substrat 10. Dans l'exemple de la figure 1C, des reliefs de rétention 24 sont formés sur les deux faces principales opposées du substrat 10, par matriçage au rouleau d’un film polymère principal 111 du substrat 10. Il s’agit, par exemple, d’un film polymère thermosoudable isolant électrique et étanche à un électrolyte. Les reliefs de rétention 24 peuvent également être formés au moment de l’extrusion du film de polymère 111 ou par thermoformage de ce même film.According to another possibility, illustrated by FIG. 1C, the retention reliefs 24, 26 can also be formed in one piece with the substrate 10. In the example of FIG. 1C, retention reliefs 24 are formed on the two opposite main faces of the substrate 10, by roll stamping a main polymer film 111 of the substrate 10. This is, for example, a heat-sealable polymer film that is electrically insulating and impermeable to an electrolyte. The retention reliefs 24 can also be formed when the polymer film 111 is extruded or by thermoforming this same film.

On peut également noter sur la figure 1C que les reliefs de rétention 24, 26 peuvent comporter sur leurs parties sommitales, ou recouvrant leurs parties sommitales, une couche de matériau thermocollable 25. Il s’agit, par exemple, d’une thermocolle comparable à celle utilisée pour la formation des reliefs de rétention 24 de la figure 1A. La couche superficielle de matériau thermocollable est destinée à la fixation sur les parties sommitales des reliefs de rétention d’un film polymère, par exemple un film séparateur isolant électrique mais perméable au passage d’ions. Selon une autre possibilité, la couche de matériau thermocollable, encore désignée par « couche de thermocolle » peut ne pas être appliquée sur tous les reliefs de rétention 24, mais appliquée toutefois en continu et de manière uniforme sur le relief de rétention latéral 26. Ainsi, la cuvette 18, entourée du relief de rétention latéral 26, est fermée lors du collage d’un film polymère sur le relief de rétention latéral 26. L’épaisseur de la couche de thermocolle 25 peut être de 3 à 10 micromètres par exemple. La mise en place de couches 25 de thermocolle limitées au sommet des reliefs de rétention est une solution retenue en particulier, lorsque le film polymère principal 111 du substrat 10 est conducteur électrique et est destiné à former également un collecteur de courant dans un accumulateur d’énergie électrique. Cette mesure permet alors d’éviter que la couche de thermocolle ne vienne isoler électriquement le substrat des électrodes qu’il est susceptible de porter.It can also be noted in FIG. 1C that the retention reliefs 24, 26 may comprise on their top parts, or covering their top parts, a layer of heat-sealing material 25. This is, for example, a heat-sealing adhesive comparable to that used for the formation of the retention reliefs 24 of FIG. 1A. The superficial layer of heat-bondable material is intended for fixing on the top parts of the retention reliefs of a polymer film, for example an electrically insulating separator film but permeable to the passage of ions. According to another possibility, the layer of heat-sealing material, also referred to as "heat-melting layer", may not be applied to all the retention reliefs 24, but nevertheless applied continuously and uniformly to the lateral retention relief 26. Thus , the bowl 18, surrounded by the lateral retention relief 26, is closed during the bonding of a polymer film on the lateral retention relief 26. The thickness of the thermal adhesive layer 25 can be from 3 to 10 micrometers for example. The placement of layers 25 of thermal glue limited to the top of the retention reliefs is a solution adopted in particular, when the main polymer film 111 of the substrate 10 is electrically conductive and is intended to also form a current collector in a storage battery. electric energy. This measure then makes it possible to prevent the heat-sealing layer from electrically insulating the substrate from the electrodes that it is likely to carry.

La fixation d’un film séparateur sur les parties sommitales des reliefs de rétention au moyen de la thermocolle est décrite ultérieurement en relation avec la figure 6.The fixing of a separator film on the top parts of the retention reliefs by means of thermoglue is described later in relation to Figure 6.

Les substrats des figures 1A, 1B et 1C peuvent être utilisés pour la poursuite du procédé de fabrication d’un composant conforme à l’invention.The substrates of FIGS. 1A, 1B and 1C can be used for continuing the process for manufacturing a component according to the invention.

Une opération suivante est illustrée par la figure 2A, à partir du substrat de la figure 1A. Elle consiste à former sur le substrat 10 une couche conductrice électrique 30. Il s'agit, par exemple, d'une couche métallique de cuivre ou d'aluminium formée par dépôt sous vide, par exemple par pulvérisation cathodique magnétron, sur la face principale 22 du substrat 10. La couche conductrice électrique 30, de faible épaisseur, par exemple de quelques dizaines à quelques centaines de nanomètres, est destinée à former un collecteur de courant du substrat. Elle peut être formée sur l'ensemble de la face principale 22 du substrat sans être nécessairement une couche continue. En effet, elle peut simplement former un maillage conducteur électrique sur la face principale 22 du substrat de façon à conduire les électrons qui seraient échangés avec une couche déposée ultérieurement, et en particulier une couche émettrice ou réceptrice d’électrons.A following operation is illustrated by FIG. 2A, starting from the substrate of FIG. 1A. It consists in forming on the substrate 10 an electrically conductive layer 30. This is, for example, a metallic layer of copper or aluminum formed by vacuum deposition, for example by magnetron sputtering, on the main face. 22 of the substrate 10. The electrically conductive layer 30, thin, for example a few tens to a few hundreds of nanometers, is intended to form a current collector of the substrate. It can be formed over the whole of the main face 22 of the substrate without necessarily being a continuous layer. Indeed, it can simply form an electrically conductive mesh on the main face 22 of the substrate so as to conduct the electrons which would be exchanged with a layer deposited subsequently, and in particular an electron-emitting or receiving layer.

Selon une variante représentée à la figure 2B la couche conductrice électrique 30 peut également être formée antérieurement aux reliefs de rétention. Dans ce cas, les reliefs de rétention 24, 26 sont formés sur la couche conductrice électrique 30.According to a variant represented in FIG. 2B, the electrically conductive layer 30 can also be formed before the retention reliefs. In this case, the retention reliefs 24, 26 are formed on the electrically conductive layer 30.

Il convient de préciser que la couche conductrice électrique 30 peut être formée sur l’ensemble de la face principale 22 du substrat 10. Elle peut aussi être limitée à des parties du substrat correspondant aux cuvettes 18, ou se présenter sous la forme d’un maillage électrique sur la face principale du substrat.It should be specified that the electrically conductive layer 30 can be formed on the whole of the main face 22 of the substrate 10. It can also be limited to parts of the substrate corresponding to the cups 18, or take the form of a electrical mesh on the main side of the substrate.

Les opérations suivantes de la fabrication du composant peuvent être mises en œuvre à partir du substrat de la figure 2A ou du substrat de la figure 2B. Par simplification, les opérations suivantes sont décrites en partant du substrat de la figure 2A.The following component manufacturing operations can be implemented from the substrate of FIG. 2A or from the substrate of FIG. 2B. For simplicity, the following operations are described starting from the substrate of FIG. 2A.

On peut noter que les différents reliefs de rétention 24, 26 ne présentent pas nécessairement une hauteur uniforme lors de leur dépôt sur le substrat.It may be noted that the various retention reliefs 24, 26 do not necessarily have a uniform height when they are deposited on the substrate.

Ainsi, avant d’être fourni pour la réalisation d’un composant selon l’invention, le substrat de la figure 2A peut avantageusement être soumis à une opération de régularisation, ou de calibrage de la hauteur des reliefs de rétention. Lors de cette opération la hauteur des reliefs est uniformisée.Thus, before being supplied for the production of a component according to the invention, the substrate of FIG. 2A can advantageously be subjected to an operation of regularization, or of calibration of the height of the retention reliefs. During this operation the height of the reliefs is standardized.

La régularisation de la hauteur des reliefs de rétention est illustrée par la figure 3A. Elle consiste à soumettre le substrat à un laminoir 100 représenté symboliquement sous la forme d’une paire de rouleaux 102, 104 conjugués dont l’un au moins est chauffant, de préférence le rouleau 102, en contact avec les reliefs de rétention.The regularization of the height of the retention reliefs is illustrated by FIG. 3A. It consists in subjecting the substrate to a rolling mill 100 represented symbolically in the form of a pair of rollers 102, 104 conjugate of which at least one is heated, preferably the roller 102, in contact with the retention reliefs.

Le passage du substrat 10 dans le laminoir a pour effet non seulement d’uniformiser la hauteur des reliefs 24, 26, mais également de retirer une partie de la couche conductrice électrique 30 lorsque celle-ci se trouve au sommet des reliefs, comme dans le cas du substrat de la figure 2A. L’élimination de la couche conductrice électrique 30 au sommet des reliefs peut s’avérer avantageuse dans la mesure où elle évite qu’une certaine quantité de matière conductrice de la couche conductrice 30 ne vienne s’introduire dans un film de séparateur isolant électrique devant être reporté ultérieurement sur le substrat. Ainsi, la couche conductrice 30 est formée de préférence avant l’opération d’uniformisation de la hauteur de reliefs.The passage of the substrate 10 in the rolling mill has the effect not only of standardizing the height of the reliefs 24, 26, but also of removing part of the electrically conductive layer 30 when the latter is at the top of the reliefs, as in the case of the substrate of FIG. 2A. The elimination of the electrically conductive layer 30 at the top of the reliefs can prove to be advantageous insofar as it prevents a certain quantity of conductive material from the conductive layer 30 from being introduced into an electrically insulating separator film in front of be transferred later to the substrate. Thus, the conductive layer 30 is preferably formed before the operation of standardizing the height of reliefs.

La figure 3B illustre l’opération d’uniformisation de la hauteur des reliefs de rétention par passage en continu (roll to roll) du substrat 10 dans le laminoir 200. Un premier rouleau 210 dérouleur est disposé en amont du laminoir 200. Le substrat 10 provenant du rouleau dérouleur 210 passe entre les rouleaux 202, 204 du laminoir 200 dont un au moins est chauffant, maintenus à une distance calibrée l’un de l’autre. Enfin le substrat est reçu et enroulé sur un rouleau enrouleur 212 en aval du laminoir. Pour des raisons de clarté, les reliefs de rétention se trouvant sur le substrat 10 ne sont pas représentés sur la figure 3B. Les flèches présentes au voisinage des rouleaux 210, 212 indiquent le sens de déroulement/enroulement du substrat.FIG. 3B illustrates the operation for standardizing the height of the retention reliefs by continuous passage (roll to roll) of the substrate 10 in the rolling mill 200. A first roller 210 unwinder is arranged upstream of the rolling mill 200. The substrate 10 coming from the unwinding roller 210 passes between the rollers 202, 204 of the rolling mill 200, at least one of which is heated, maintained at a calibrated distance from each other. Finally the substrate is received and rolled up on a winding roll 212 downstream of the rolling mill. For reasons of clarity, the retention reliefs located on the substrate 10 are not represented in FIG. 3B. The arrows present in the vicinity of the rollers 210, 212 indicate the direction of unwinding/winding up of the substrate.

L’uniformisation de la hauteur des reliefs peut également avoir lieu dans une presse chauffante dont la hauteur est calibrée.The standardization of the height of the reliefs can also take place in a heated press whose height is calibrated.

La précision de l’uniformisation de la hauteur des reliefs peut être de l’ordre de +/-5µm.The precision of the standardization of the height of the reliefs can be of the order of +/-5µm.

Lorsque les reliefs de rétention sont réalisés par matriçage ou par thermoformage du substrat, comme indiqué en référence à la figure 1B, leur hauteur est initialement homogène. Une opération additionnelle de calibrage de leur hauteur n’est alors pas nécessaire.When the retention reliefs are produced by stamping or by thermoforming the substrate, as indicated with reference to FIG. 1B, their height is initially uniform. An additional height calibration operation is then not necessary.

Une opération suivante du procédé de fabrication comprend le garnissage du substrat avec une couche de matière active. Cette opération est illustrée par les figures 4 et 5.A following operation of the manufacturing process comprises the coating of the substrate with a layer of active material. This operation is illustrated in Figures 4 and 5.

Une première étape du garnissage, montrée par la figure 4 consiste à déposer sur la face principale 22 du substrat, et en particulier dans la cuvette 18, une couche 40 de matière active d'électrode et de l'araser à la hauteur des reliefs de rétention 24,26 de la cuvette 18.A first step of the packing, shown in FIG. 4, consists in depositing on the main face 22 of the substrate, and in particular in the bowl 18, a layer 40 of active electrode material and in leveling it at the height of the reliefs of retention 24.26 of bowl 18.

La matière active est une matière formée de particules et/ou de fibres courtes. La dimension des particules ou fibres est micrométrique et/ou nanométrique. La composition de la matière active dépend du type d'électrode qu'elle doit former à la surface du substrat et de la technologie de l'accumulateur auquel est destiné le composant. A simple titre d'exemple, une matière active destinée à former une électrode négative pour un accumulateur d'énergie de type lithium ion peut comporter des particules de graphite, de carbone et de silicium ou du lithium métal.The active material is a material formed from particles and/or short fibres. The dimension of the particles or fibers is micrometric and/or nanometric. The composition of the active material depends on the type of electrode that it must form on the surface of the substrate and on the technology of the battery for which the component is intended. Simply by way of example, an active material intended to form a negative electrode for an energy accumulator of the lithium ion type can comprise particles of graphite, carbon and silicon or lithium metal.

Pour faciliter le dépôt de la couche de matière active 40, les particules de matière active sont mélangées avec un solvant constituant un vecteur liquide, de manière à former une encre semi-liquide. Le vecteur liquide est par exemple du diméthylsulfoxyde (DMSO), du méthyl-2-pyrrolidone (NMP), du N-Butyl pyrrolidone (NBP), de l’isopropanol ou de l’éthanol.To facilitate the deposition of the layer of active material 40, the particles of active material are mixed with a solvent constituting a liquid vector, so as to form a semi-liquid ink. The liquid carrier is, for example, dimethyl sulfoxide (DMSO), methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-Butyl pyrrolidone (NBP), isopropanol or ethanol.

L'arasement peut être effectué au moyen d'une lame 42 ou d'une brosse rotative. La lame 42 peut prendre appui, ou pour le moins une référence de hauteur, sur les reliefs de rétention 24, 26. Au terme de l'arasement la surface de la couche 40 de matière active arrive à fleur avec le sommet des reliefs de rétention 24, 26. L'épaisseur de la couche correspond à la hauteur des reliefs de rétention.The leveling can be carried out by means of a blade 42 or a rotating brush. The blade 42 can bear, or at least a height reference, on the retention reliefs 24, 26. At the end of the leveling, the surface of the layer 40 of active material is flush with the top of the retention reliefs 24, 26. The thickness of the layer corresponds to the height of the retention reliefs.

Une étape suivante, illustrée par la figure 5, comprend l'évaporation du solvant 44 utilisé comme vecteur liquide. L'évaporation est provoquée par chauffage du substrat sous une hotte aspirante.A following step, illustrated by FIG. 5, comprises the evaporation of the solvent 44 used as liquid carrier. Evaporation is caused by heating the substrate under a fume hood.

L'évaporation du vecteur liquide a pour conséquence de réduire l'épaisseur de la couche de matière active 40 restante sur le substrat 10. La réduction de hauteur peut atteindre 30 à 50 pour cent de la hauteur initiale suivant le taux massique de vecteur liquide dans l’encre. Les extrémités libres des reliefs de rétention 24, 26 dépassent désormais de la surface de la couche de matière active 40.The evaporation of the liquid vector has the consequence of reducing the thickness of the layer of active material 40 remaining on the substrate 10. The reduction in height can reach 30 to 50 percent of the initial height depending on the mass rate of liquid vector in the ink. The free ends of the retention reliefs 24, 26 now protrude from the surface of the layer of active material 40.

Une opération suivante, considérée comme un operculage, comprend la fixation sur le substrat 10 d'un film séparateur 50. Le film séparateur est reporté sur la face principale 22 du substrat de manière à recouvrir la couche 40 de matière active.A following operation, considered as sealing, comprises the attachment to the substrate 10 of a separating film 50. The separating film is transferred onto the main face 22 of the substrate so as to cover the layer 40 of active material.

Dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 6, le film séparateur est soudé sur le substrat par thermocollage. Plus précisément, une presse chauffante non représentée permet d'appliquer le film séparateur 50 sur la couche 40 de matière active et de faire fondre partiellement les reliefs de rétention 24, 26 en thermocolle. Le film séparateur 50 est ainsi collé sur les reliefs de rétention 24, 26 et plus précisément sur la partie de ces reliefs qui fait saillie à la surface de la couche 40 de matière active. Le film séparateur 50 recouvre ainsi l’ensemble de la cuvette 18.In the exemplary embodiment illustrated by FIG. 6, the separating film is welded to the substrate by thermal bonding. More specifically, a heating press, not shown, makes it possible to apply the separating film 50 to the layer 40 of active material and to partially melt the retention reliefs 24, 26 made of thermal adhesive. The separator film 50 is thus stuck on the retention reliefs 24, 26 and more precisely on the part of these reliefs which protrudes from the surface of the layer 40 of active material. The separating film 50 thus covers the whole of the bowl 18.

Le film séparateur est, par exemple, un film polymère. Il est isolant électrique et poreux. La porosité du film séparateur correspond à sa fonction de laisser diffuser des ions véhiculés par un électrolyte dans un accumulateur d'énergie. Son caractère isolant électrique permet d'éviter la mise en contact électrique de l'électrode formée par la couche de matière active avec une électrode d'un autre composant homologue de polarité opposée.The separator film is, for example, a polymer film. It is electrically insulating and porous. The porosity of the separator film corresponds to its function of allowing ions carried by an electrolyte to diffuse into an energy accumulator. Its electrically insulating character makes it possible to avoid bringing the electrode formed by the layer of active material into electrical contact with an electrode of another homologous component of opposite polarity.

Après le collage du film séparateur, la matière active 40 se trouve prisonnière dans de petites alvéoles, communicant entre elles. Les alvéoles sont délimitées par les reliefs de rétention 24, 26 sur les bords latéraux du composant, le substrat 10 et le film séparateur 50.After the separator film has been bonded, the active material 40 is trapped in small cells, communicating with each other. The cells are delimited by the retention reliefs 24, 26 on the side edges of the component, the substrate 10 and the separator film 50.

Suite à la mise en place du séparateur, et éventuellement de manière concomitante à son collage, une opération de compactage est réalisée au moyen d'une presse pneumatique ou hydraulique. Le compactage permet de réduire l'épaisseur de la couche 40 de matière active. L'opération de compactage est illustrée par la figure 7 où une flèche 52 en trait mixte indique symboliquement l'action d'une presse chauffante ou l’action des rouleaux d’un laminoir. Le caractère chauffant de la presse ou d’au moins un rouleau du laminoir permet de ramollir les reliefs de rétention adhérent au séparateur. Lors de leur refroidissement, les reliefs de rétention s’affermissent de nouveau et maintiennent la matière active à l’épaisseur résiduelle atteinte après compactage.Following the placement of the separator, and possibly concomitantly with its bonding, a compacting operation is carried out by means of a pneumatic or hydraulic press. The compacting makes it possible to reduce the thickness of the layer 40 of active material. The compacting operation is illustrated in Figure 7 where an arrow 52 in dashed lines symbolically indicates the action of a heating press or the action of the rollers of a rolling mill. The heating character of the press or of at least one roll of the rolling mill makes it possible to soften the retention reliefs adhering to the separator. When they cool, the retention reliefs firm up again and maintain the active material at the residual thickness reached after compaction.

Les composants 1 selon les figures 6 et 7 sont susceptibles d'être mis en œuvre pour la réalisation d'une cellule d'accumulateur d'énergie électrique. Une telle cellule est décrite plus loin.The components 1 according to FIGS. 6 and 7 are capable of being implemented for the production of an electrical energy accumulator cell. Such a cell is described below.

La figure 8 montre une autre possibilité de réalisation d'un composant selon l'invention.FIG. 8 shows another possible embodiment of a component according to the invention.

Le substrat 10 (10a, 10c) du composant 1 de la figure 8 présente deux faces principales opposées 22a et 22c. Il comprend deux films polymères de support 9a, 9c accolés l’un à l’autre par une face dépourvue de reliefs de rétention. Les films peuvent être accolés par l’intermédiaire d’une couche de thermocolle conductrice électrique non représentée, ou peuvent être remplacés par un film support unique.Substrate 10 (10a, 10c) of component 1 of FIG. 8 has two opposite main faces 22a and 22c. It comprises two support polymer films 9a, 9c joined to one another by a face devoid of retention reliefs. The films can be joined by means of a layer of electrically conductive thermoglue, not shown, or can be replaced by a single support film.

Chacune des faces principales 22a, 22c reçoit des reliefs de rétention 24a, 24c, 26a, 26c, une couche conductrice électrique 30a, 30c, une couche de matière active 40+, 40- formant une électrode, et un film séparateur 50a, 50c. La matière active 40+, 40- des électrodes, maintenue par les reliefs de rétention 24a, 24c, est respectivement contenue dans des cuvettes 18a, 18c, délimitées respectivement par des reliefs de rétention linéaires 26a, 26c, et recouverte du film séparateur 50a, 50c. La fabrication des reliefs de rétention 24a, 24c, 26a, 26c le dépôt de la matière active 40+, 40-, et la fixation des films séparateurs 50a, 50c peut avoir lieu selon les procédés déjà décrits en référence aux figures 1 à 6.Each of the main faces 22a, 22c receives retention reliefs 24a, 24c, 26a, 26c, an electrically conductive layer 30a, 30c, a layer of active material 40+, 40- forming an electrode, and a separating film 50a, 50c. The active material 40+, 40- of the electrodes, held by the retention reliefs 24a, 24c, is respectively contained in basins 18a, 18c, delimited respectively by linear retention reliefs 26a, 26c, and covered with the separating film 50a, 50c. The manufacture of the retention reliefs 24a, 24c, 26a, 26c, the deposition of the active material 40+, 40-, and the fixing of the separator films 50a, 50c can take place according to the methods already described with reference to FIGS. 1 to 6.

Le composant 1 de la figure 8 peut avantageusement constituer un composant bipolaire avec une matière active d'électrode 40+ sur l'une de ses faces principales 22a et une matière active d'électrode négative 40- sur la face principale opposée 22c.Component 1 of FIG. 8 can advantageously constitute a bipolar component with an active electrode material 40+ on one of its main faces 22a and an active negative electrode material 40- on the opposite main face 22c.

Les figures 9 et 10 illustrent encore une autre possibilité de réalisation d'un composant conforme à l'invention.Figures 9 and 10 illustrate yet another possible embodiment of a component according to the invention.

Sur la figure 9, le composant 1c comprend un substrat composite 10c formé d'un empilement de trois couches.In FIG. 9, component 1c comprises a composite substrate 10c formed from a stack of three layers.

Il comprend une couche externe 11c électriquement isolante, une couche centrale 12c, conductrice électrique, et une couche interne 13c électriquement isolante. Il convient de préciser que les couches externe 11c et interne 13c peuvent également être conductrices électriques. Les termes "externe" et "interne" sont respectivement compris ici comme "tourné à l'opposé de l'électrode" et "tourné vers l'électrode".It comprises an electrically insulating outer layer 11c, a central electrically conductive layer 12c, and an electrically insulating inner layer 13c. It should be specified that the outer 11c and inner 13c layers can also be electrically conductive. The terms "external" and "internal" are understood herein as "facing away from the electrode" and "facing towards the electrode", respectively.

La couche externe 11c peut être, par exemple, une couche de polyéthylène téréphtalate (PET) ou de polypropylène (PP) d'une épaisseur de 20 à 100 μm, de préférence 30 μm. La couche interne 13c du substrat est, par exemple, une couche de polypropylène, également d'une épaisseur de 20 à 100 μm, de préférence 30 μm. Les matériaux polymères peuvent être chargés ou non de particules conductrices. La couche conductrice électrique centrale 12c est, par exemple, une couche d'aluminium d'une épaisseur de 80 à 100 μm, de préférence 40 μm.The outer layer 11c can be, for example, a layer of polyethylene terephthalate (PET) or of polypropylene (PP) with a thickness of 20 to 100 μm, preferably 30 μm. The internal layer 13c of the substrate is, for example, a layer of polypropylene, also with a thickness of 20 to 100 μm, preferably 30 μm. Polymer materials may or may not be charged with conductive particles. The central electrically conductive layer 12c is, for example, an aluminum layer with a thickness of 80 to 100 μm, preferably 40 μm.

Le substrat composite 10c du côté de sa couche interne 13c est hérissé de reliefs de rétention 24c, 26c et est garni d'une couche de matière active 40+ formant une électrode positive (cathode). Il s'agit, par exemple de LiNiMnCoO2ou de LiNiCoAlO2 pour un composant 1c destiné à un accumulateur au lithium. La couche de matière active 40+ est reçue sur une première couche conductrice électrique 30c, en aluminium. La couche de matière active est recouverte d'un film séparateur 50c. La première couche conductrice électrique présente une épaisseur de 80 à 150 nm. Elle recouvre la couche interne 13c du substrat 10c. Elle est formée antérieurement aux reliefs de rétention 24c, 26c, de sorte qu’elle ne recouvre pas les reliefs de rétention 24c, 26c. La couche conductrice électrique 30c forme un collecteur de courant.The composite substrate 10c on the side of its internal layer 13c bristles with retention reliefs 24c, 26c and is lined with a layer of active material 40+ forming a positive electrode (cathode). This is, for example, LiNiMnCoO2or LiNiCoAlO2 for a component 1c intended for a lithium accumulator. The layer of active material 40+ is received on a first electrically conductive layer 30c, made of aluminium. The layer of active material is covered with a separating film 50c. The first electrically conductive layer has a thickness of 80 to 150 nm. It covers the internal layer 13c of the substrate 10c. It is formed before the retention reliefs 24c, 26c, so that it does not cover the retention reliefs 24c, 26c. The electrically conductive layer 30c forms a current collector.

La face libre de la couche externe 11c est également recouverte d'une deuxième couche conductrice électrique 31c. Il s'agit également d'une couche d'aluminium ou d’acier inoxydable d'une épaisseur de 80 à 150 nm.The free face of outer layer 11c is also covered with a second electrically conductive layer 31c. It is also a layer of aluminum or stainless steel with a thickness of 80 to 150 nm.

La première couche conductrice électrique 30c et la deuxième couche conductrice électrique 31c sont respectivement en contact électrique avec la couche conductrice électrique centrale 12c et donc en contact électrique l'une avec l'autre. On peut noter, en effet, que des puits de contact 16c et 17c sont respectivement pratiqués dans la couche externe 11c et la couche interne 13c du substrat 10c. Les puits de contact 16c, 17c sont des trous ou des rainures traversant de part en part la couche interne, respectivement la couche externe du substrat. La première et la deuxième couche conductrice électrique 30c, 31c s'étendent dans les puits de contact 16c, 17c de sorte qu'elles sont en contact électrique avec la couche conductrice électrique centrale 12c.The first electrically conductive layer 30c and the second electrically conductive layer 31c are respectively in electrical contact with the central electrically conductive layer 12c and therefore in electrical contact with each other. It can be noted, in fact, that contact wells 16c and 17c are respectively formed in the outer layer 11c and the inner layer 13c of the substrate 10c. The contact wells 16c, 17c are holes or grooves crossing right through the inner layer, respectively the outer layer of the substrate. The first and second electrically conductive layers 30c, 31c extend into the contact wells 16c, 17c so that they are in electrical contact with the central electrically conductive layer 12c.

Comme l'ensemble des couches conductrices électriques 30c, 31c et 12c sont en contact électrique les unes avec les autres et avec l'électrode de matière active, elles forment un collecteur de courant. Toutefois, les fonctions des trois couches sont différentes. La première couche conductrice électrique 30c, en aluminium, assure le contact physique et électrique avec l'électrode, c'est-à-dire avec la couche de matière active 40+. La deuxième couche conductrice 31c, assure un éventuel contact physique et électrique de connexion du composant 1c avec d'autres composants extérieurs. Elle peut constituer une borne de connexion d'un accumulateur électrique utilisant le composant.As all of the electrically conductive layers 30c, 31c and 12c are in electrical contact with each other and with the active material electrode, they form a current collector. However, the functions of the three layers are different. The first electrically conductive layer 30c, made of aluminium, provides physical and electrical contact with the electrode, that is to say with the layer of active material 40+. The second conductive layer 31c, ensures a possible physical and electrical connection contact of the component 1c with other external components. It can constitute a connection terminal of an electric accumulator using the component.

La couche conductrice centrale 12c, assemblée par laminage avec les couches internes et externes 13c, 11c du substrat 10c, outre sa fonction de contact électrique peut également avoir une fonction consistant à améliorer l'étanchéité du substrat. L'étanchéité du substrat s'entend par rapport à un électrolyte lorsque le substrat est utilisé dans une cellule d'accumulateur d'énergie.The central conductive layer 12c, assembled by lamination with the internal and external layers 13c, 11c of the substrate 10c, in addition to its function of electrical contact can also have a function consisting in improving the tightness of the substrate. The tightness of the substrate is understood with respect to an electrolyte when the substrate is used in an energy accumulator cell.

La figure 10 montre une partie d'un composant 1a similaire à celui de la figure 9 représenté en intervertissant l'ordre des couches. Les références des différentes parties du composant sont les mêmes que celles de la figure 9 suivies de la lettre "a" au lieu de la lettre "c". On peut ainsi se reporter à la description qui précède.Figure 10 shows part of a component 1a similar to that of Figure 9 shown by reversing the order of the layers. The references of the various parts of the component are the same as those of FIG. 9 followed by the letter "a" instead of the letter "c". Reference may thus be made to the preceding description.

Contrairement à la figure 9 qui montre un composant portant une électrode positive, la figure 10 montre un composant portant une électrode négative. L'électrode négative est formée d'une couche de matière active 40-. Il s'agit, par exemple, d'une couche comprenant des particules de graphite, de carbone et/ou de silicium. Également, la première couche conductrice électrique 30a est une couche de cuivre dans le composant 1a alors qu'il s'agit d'une couche d'aluminium dans le composant 1c de la figure 9 pour des raisons essentiellement de compatibilité électrochimique.Unlike Figure 9 which shows a component carrying a positive electrode, Figure 10 shows a component carrying a negative electrode. The negative electrode is formed of a layer of active material 40-. It is, for example, a layer comprising particles of graphite, carbon and/or silicon. Also, the first electrically conductive layer 30a is a layer of copper in component 1a whereas it is an aluminum layer in component 1c of FIG. 9 essentially for reasons of electrochemical compatibility.

Les figures 8 à 10, qui viennent d’être décrites, illustrent la réalisation d’un composant selon l’invention à partir d’un substrat comportant des reliefs de rétention en thermocolle rapportés sur le substrat.Figures 8 to 10, which have just been described, illustrate the production of a component according to the invention from a substrate comprising hot-melt retention reliefs added to the substrate.

Une autre possibilité encore de réalisation d’un substrat 10 est décrite, ci-après, en référence aux figures 11 et 12.Yet another possible embodiment of a substrate 10 is described below, with reference to Figures 11 and 12.

La figure 11 montre une partie d’un film polymère principal 111 conducteur électrique qui a subi une déformation par thermoformage lui conférant une forme avec des reliefs. Il s’agit par exemple d’un film polymère conducteur électrique (par exemple de polypropylène ou de polyéthylène chargé) d’une épaisseur de 20 à 300µm.Figure 11 shows part of a main electrically conductive polymer film 111 which has undergone deformation by thermoforming giving it a shape with reliefs. This is, for example, an electrically conductive polymer film (for example polypropylene or charged polyethylene) with a thickness of 20 to 300 μm.

Les reliefs du film polymère constituent des reliefs de rétention 124, 126 comparables à ceux des figures précédemment décrites. Les reliefs de rétention comportent des reliefs tronconiques 124 et un relief de rétention latéral 126.The reliefs of the polymer film constitute retention reliefs 124, 126 comparable to those of the figures previously described. The retention reliefs include tapered reliefs 124 and a lateral retention relief 126.

Les reliefs de rétention 124, 126 forment des saillies sur une première face 113 du film polymère principal 111. Il s’agit de la face destinée à recevoir ultérieurement la matière active pour la réalisation d’un composant conforme à l’invention.The retention reliefs 124, 126 form projections on a first face 113 of the main polymer film 111. This is the face intended to subsequently receive the active material for the production of a component according to the invention.

Sur une deuxième face 115, opposée à la première face 113, on constate que le film polymère principal 111 comprend des dépressions. Il s’agit du relief en creux correspondant aux reliefs de rétention.On a second face 115, opposite the first face 113, it can be seen that the main polymer film 111 comprises depressions. This is the hollow relief corresponding to the retention reliefs.

Comme le montre la figure 11, la réalisation d’un substrat 10 est complétée par le collage du film polymère principal sur un film métallique 112. Il s’agit, par exemple d’un film d’aluminium, d’un film en un alliage à base d’aluminium ou un film d’acier inoxydable. Plus généralement le métal est choisi pour ses propriétés de conductibilité électrique et de tenue mécanique. Son épaisseur peut être de l’ordre de 20 à 80 µm environ.As shown in FIG. 11, the production of a substrate 10 is completed by bonding the main polymer film to a metallic film 112. This is, for example, an aluminum film, a film in one aluminum based alloy or stainless steel film. More generally, the metal is chosen for its electrical conductivity and mechanical strength properties. Its thickness can be around 20 to 80 µm.

Le film métallique 112 est collé contre la deuxième face 115 du film polymère principal 111. On peut noter que le film métallique est plat et n’épouse pas la forme des dépressions de la deuxième face 115 du film polymère principal. Ainsi, et plus précisément le collage se fait en dehors des zones du film polymère principal correspondant aux reliefs de rétention 124, 126.The metallic film 112 is glued against the second face 115 of the main polymer film 111. It can be noted that the metallic film is flat and does not follow the shape of the depressions of the second face 115 of the main polymer film. Thus, and more specifically, the bonding takes place outside the zones of the main polymer film corresponding to the retention reliefs 124, 126.

Le collage du film a lieu par l’intermédiaire d’une couche de thermocolle conductrice électrique 117 qui recouvre une face du film métallique 112 venant contre le film polymère principal. La couche de thermocolle conductrice électrique 117 peut être omise dans le cas d’un couchage direct du film polymère principal 111 sur le film métallique 112. Par simplification, la couche de thermocolle 117 n’est pas représentée sur les figures suivantes.The bonding of the film takes place by means of a layer of electrically conductive thermal adhesive 117 which covers one side of the metallic film 112 coming against the main polymer film. The electrically conductive heat seal layer 117 can be omitted in the case of direct coating of the main polymer film 111 on the metal film 112. For simplicity, the heat seal layer 117 is not shown in the following figures.

La formation du substrat 10 par thermoformage d’un film polymère principal et par collage ou couchage sur un film métallique est une opération qui peut avoir lieu en continu (roll to roll) comme le montre la figure 12.The formation of the substrate 10 by thermoforming a main polymer film and by bonding or coating on a metal film is an operation which can take place continuously (roll to roll) as shown in figure 12.

La figure 12 montre une installation 300 pour la formation en continu d’un substrat conforme à la figure 11. L’installation 300 comprend un premier rouleau dérouleur 310 et un deuxième rouleau dérouleur 312, une unité de formage 320 et une unité de couchage 330. L’unité de formage 320 reçoit le film polymère principal 111 depuis le rouleau dérouleur 310. Le film polymère principal 111 passe entre des rouleaux chauffants 322, 324 de l’unité de formage. Les rouleaux chauffants 322, 324 présentent respectivement des reliefs complémentaires conjugués 326, 328, correspondant aux reliefs de rétention devant être formés sur le film polymère principal.Figure 12 shows an installation 300 for the continuous formation of a substrate according to Figure 11. The installation 300 comprises a first unwind roll 310 and a second unwind roll 312, a forming unit 320 and a coating unit 330 Forming unit 320 receives main polymer film 111 from unwind roll 310. Main polymer film 111 passes between heated rolls 322, 324 of the forming unit. The heating rollers 322, 324 respectively present conjugate complementary reliefs 326, 328, corresponding to the retention reliefs to be formed on the main polymer film.

L’unité de couchage 330 reçoit le film polymère principal 111 à la sortie de l’unité de formage 320 et le film métallique 112 en provenance du deuxième rouleau dérouleur 312. L’unité de couchage 330 comprend également deux rouleaux chauffants conjugués 324, 332 entre lesquels passent le film polymère principal et le film métallique. On peut noter que l’unité de formage 320 et l’unité de couchage 330 partagent un rouleau chauffant commun 324. Les rouleaux chauffants conjugués 324, 332 de l’unité de couchage ont pour fonction d’appliquer le film métallique 112 sur la face du film polymère principal ne présentant pas les reliefs de rétention et de coller le film métallique sur cette face. Le rouleau chauffant 324 disposé du côté du film polymère principal présente, comme indiqué précédemment un relief 326, correspondant au motif des reliefs de rétention, tandis que le rouleau chauffant 332 recevant le film métallique est lisse. Le film métallique 112 peut présenter sur sa face tournée vers le film polymère principal une couche de thermocolle conductrice favorisant son collage. Elle n’est pas représentée sur la figure 12.The coating unit 330 receives the main polymer film 111 at the exit of the forming unit 320 and the metallic film 112 coming from the second unwind roll 312. The coating unit 330 also comprises two conjugate heating rolls 324, 332 between which pass the main polymer film and the metallic film. It may be noted that the forming unit 320 and the coating unit 330 share a common heating roller 324. The mating heating rollers 324, 332 of the coating unit have the function of applying the metallic film 112 to the of the main polymer film not having the retention reliefs and to stick the metallic film on this face. The heating roller 324 placed on the side of the main polymer film has, as previously indicated, a relief 326, corresponding to the pattern of the retention reliefs, while the heating roller 332 receiving the metal film is smooth. The metal film 112 may have on its face facing the main polymer film a layer of conductive thermoglue promoting its bonding. It is not shown in Figure 12.

Une fois le film 111 formé et associé au film métallique 112 pour former le substrat 10 celui-ci est bobiné sur un rouleau enrouleur 314.Once the film 111 has been formed and associated with the metal film 112 to form the substrate 10, the latter is wound on a take-up roll 314.

L’association du film métallique 112 et du film polymère principal 111 constitue un substrat 10 utilisable pour la réalisation d’un composant 1 selon l’invention. Dans ce cas, le substrat peut être garni d’une couche de particules de matière active d’électrode 40, sans liant, et recouvert d’un film séparateur 50 comme le montre la figure 13.The combination of the metallic film 112 and the main polymer film 111 constitutes a substrate 10 which can be used for the production of a component 1 according to the invention. In this case, the substrate can be lined with a layer of active electrode material particles 40, without binder, and covered with a separator film 50 as shown in Figure 13.

La garniture du substrat avec le matériau actif d’électrode, et la fixation sur le substrat d’un film séparateur peut avoir lieu de la manière décrite en référence aux figures 4 à 6.The coating of the substrate with the active electrode material, and the attachment to the substrate of a separator film can take place in the manner described with reference to Figures 4 to 6.

On note toutefois que pour coller le film séparateur 50 au substrat 10, et plus précisément aux reliefs de rétention 124, 126 du substrat, une fine couche de thermocolle 125 est mise en place au sommet des reliefs de rétention. La fine couche de thermocolle est également visible sur la figure 11. Elle peut être formée par enduction à chaud et est de préférence isolante électrique pour ne pas perturber le caractère isolant du séparateur. Elle est de préférence formée postérieurement au garnissage du substrat avec la matière active et après évaporation des solvants. Lors du collage du film séparateur, la couche de thermocolle diffuse localement dans le film séparateur à l’endroit des reliefs de rétention.Note, however, that to bond the separator film 50 to the substrate 10, and more specifically to the retention reliefs 124, 126 of the substrate, a thin layer of thermoglue 125 is placed at the top of the retention reliefs. The thin layer of thermal glue is also visible in FIG. 11. It can be formed by hot coating and is preferably electrically insulating so as not to disturb the insulating nature of the separator. It is preferably formed after the packing of the substrate with the active material and after evaporation of the solvents. When gluing the separator film, the heat-sealing layer diffuses locally into the separator film at the location of the retention reliefs.

La figure 14 montre une cellule d'accumulateur électrique 100 formée par assemblage de deux composants 1a et 1c tels que décrits en référence aux figures 9 et 10.Figure 14 shows an electric accumulator cell 100 formed by assembling two components 1a and 1c as described with reference to Figures 9 and 10.

Les composants sont superposés en mettant mutuellement en contact leurs films séparateurs 50a, 50c.The components are superposed by bringing their separating films 50a, 50c into mutual contact.

On peut noter sur la figure 14 que la première couche conductrice électrique 30a, 30c, la deuxième couche conductrice électrique 31a, 31c, la couche conductrice intermédiaire 12a, 12c, les reliefs de rétention 24a, 24c, 26a, 26c et les couches de matière active 40+, 40- des composants 1a, 1c ne s'étendent pas sur l'ensemble de la surface des substrats 10a, 10c des composants. En effet seules les couches internes 13a, 13c et externes 11a, 11c des substrats 10a, 10c, c'est-à-dire les couches électriquement isolantes en polymère s'étendent dans une zone périphérique 102 des substrats. Ces couches sont également dépourvues d'ouvertures ou de puits de connexion 16a, 16c, 17a, 17c dans la zone périphérique 102.It can be noted in FIG. 14 that the first electrically conductive layer 30a, 30c, the second electrically conductive layer 31a, 31c, the intermediate conductive layer 12a, 12c, the retention reliefs 24a, 24c, 26a, 26c and the layers of material active 40+, 40- of the components 1a, 1c do not extend over the entire surface of the substrates 10a, 10c of the components. In fact, only the internal 13a, 13c and external 11a, 11c layers of the substrates 10a, 10c, that is to say the electrically insulating polymer layers extend in a peripheral zone 102 of the substrates. These layers are also devoid of openings or connection wells 16a, 16c, 17a, 17c in the peripheral zone 102.

La zone périphérique 102 peut présenter une largeur de quelques millimètres à un centimètre. Lorsque les couches de polymère du substrat sont thermosoudables un joint périphérique de scellement 104 peut être formé par l'application d'un cadre chauffant dans la zone périphérique 102, de manière à souder entre-elles les couches de polymère. Le joint permet ainsi de sceller la cellule 100 formée des deux composants et assure son étanchéité périphérique. Selon une autre possibilité un joint de scellement, par exemple un joint polymère isolant électrique, peut également être rapporté entre les deux composants et collé sur les couches s'étendant dans la zone périphérique. Le joint de scellement se limite à la zone périphérique.
Un électrolyte peut ensuite être introduit dans la cellule. Lorsqu'elle est garnie d'un électrolyte 106, la cellule 100 forme un accumulateur d'énergie électrique.
The peripheral zone 102 can have a width of a few millimeters to one centimeter. When the polymer layers of the substrate are heat-weldable, a peripheral sealing joint 104 can be formed by applying a heating frame in the peripheral zone 102, so as to weld the polymer layers together. The joint thus makes it possible to seal the cell 100 formed of the two components and ensures its peripheral tightness. According to another possibility, a sealing joint, for example an electrically insulating polymer joint, can also be attached between the two components and bonded to the layers extending in the peripheral zone. The sealing joint is limited to the peripheral zone.
An electrolyte can then be introduced into the cell. When it is filled with an electrolyte 106, the cell 100 forms an accumulator of electrical energy.

Une batterie formée de plusieurs accumulateurs électriques individuels peut être formée par un empilement de cellules telles que représentées à la figure 14. Plus généralement, une batterie peut être formée par association en série et/ou en parallèle d’une pluralité de cellules individuelles ou par la mise en série, respectivement en parallèle, de sous-ensembles comprenant à leur tour des cellules individuelles en parallèle, respectivement en série.A battery formed from several individual electric accumulators can be formed by a stack of cells as represented in FIG. 14. More generally, a battery can be formed by association in series and/or in parallel of a plurality of individual cells or by the placing in series, respectively in parallel, of sub-assemblies comprising in turn individual cells in parallel, respectively in series.

Selon une autre possibilité, décrite également plus loin en relation avec la figure 16, un ou plusieurs composants 1b tels que le composant 1 selon la figure 8 peuvent être intercalés entre les composants 1a et 1c de la figure 15, en respectant une alternance d'électrodes positives et négatives.According to another possibility, also described later in relation to FIG. 16, one or more components 1b such as component 1 according to FIG. 8 can be interposed between components 1a and 1c of FIG. 15, respecting an alternation of positive and negative electrodes.

La figure 15 illustre une opération d'assemblage de composants conformes à l'invention pour la formation d'un accumulateur d'énergie lors de laquelle l'un des composants est achevé lors de l'assemblage. Par simplification, la zone périphérique des composants évoquée en lien avec la figure 15 n'est pas représentée.FIG. 15 illustrates an operation for assembling components according to the invention for forming an energy accumulator during which one of the components is completed during assembly. For simplicity, the peripheral zone of the components mentioned in connection with FIG. 15 is not shown.

Un premier composant 1a, comparable à celui de la figure 7 comprend une électrode négative 40- en contact avec une couche conductrice électrique 30a formant collecteur de courant. Les références indiquées sur la figure 15 sont celles de la figure 7 suivies de la lettre "a". Il est ainsi possible de se reporter aux figures 7 et précédentes.A first component 1a, comparable to that of FIG. 7, comprises a negative electrode 40- in contact with an electrically conductive layer 30a forming a current collector. The references indicated in Figure 15 are those of Figure 7 followed by the letter "a". It is thus possible to refer to FIGS. 7 and above.

Un deuxième composant 1c est approché du composant 1a. Les références sont les mêmes pour les deux composants à ceci près que la lettre c suit les références numériques du composant 1c. Le deuxième composant est pourvu d'une électrode positive 40+ en contact avec une couche conductrice électrique 30c formant collecteur de courant.A second component 1c is brought close to component 1a. The part numbers are the same for both components except that the letter c follows the part numbers for component 1c. The second component is provided with a positive electrode 40+ in contact with an electrically conductive layer 30c forming a current collector.

On peut observer que le deuxième composant 1c, contrairement au composant 1a, est dépourvu de film séparateur. Le composant est ainsi comparable à l'ébauche de composant de la figure 5.It can be observed that the second component 1c, unlike component 1a, has no separating film. The component is thus comparable to the component blank in Figure 5.

Le deuxième composant 1c est reporté sur le premier composant 1a en mettant son électrode positive 40+ en contact avec le film séparateur 50a du premier composant 1a. Les deux composants sont alors soumis à une presse chauffante permettant de thermocoller le deuxième composant 1c sur le film séparateur 50a du premier composant. Le thermocollage est utilisé en mettant à profit les reliefs de rétention 24c du deuxième composant 1c qui en fondant partiellement viennent se fixer sur le séparateur 50a.The second component 1c is transferred onto the first component 1a by bringing its positive electrode 40+ into contact with the separating film 50a of the first component 1a. The two components are then subjected to a heating press making it possible to heat-bond the second component 1c on the separating film 50a of the first component. Heat bonding is used by taking advantage of the retention reliefs 24c of the second component 1c which, by partially melting, are fixed on the separator 50a.

Un compactage des deux composants est également réalisé. De préférence l'assemblage des deux composants est réalisé en reportant le composant supportant ou nécessitant le compactage le plus fort sur le composant supportant ou nécessitant un compactage plus limité. En effet la couche de particules de matière active du composant initialement pourvu du film séparateur subit deux opérations de pressage à chaud tandis que la couche de particules de matière active du composant initialement dépourvu de film séparateur ne subit qu'une seule opération de presse chauffante.A compaction of the two components is also carried out. Preferably the assembly of the two components is carried out by transferring the component supporting or requiring the strongest compaction onto the component supporting or requiring more limited compaction. Indeed, the layer of particles of active material of the component initially provided with the separator film undergoes two hot pressing operations while the layer of particles of active material of the component initially devoid of separator film only undergoes a single heating press operation.

Les extrémités des composants 1a et 1c sont ensuite scellées, par exemple de la manière indiquée en référence à la figure 14 pour former une cellule d'accumulateur.The ends of components 1a and 1c are then sealed, for example in the manner indicated with reference to Figure 14 to form an accumulator cell.

Sur la figure 15, pour des raisons de clarté, la hauteur des reliefs de rétention 24 et 26 pour les deux composants est sensiblement identique, et l’épaisseur des couches de particules de matière active formant les électrodes positive et négative 40+ et 40- est également sensiblement identique. Il convient toutefois de noter que ceci ne constitue ni une mesure nécessaire ni une règle générale. En effet, et au contraire, les épaisseurs des couches de matière active formant les électrodes positive et négative, et donc la hauteur des reliefs de rétention, peuvent être ajustées de manière autonome pour chaque composant ou pour chaque côté d’un même composant bipolaire. Il est ainsi possible d’ajuster indépendamment la capacité de stockage d’ions de l’électrode positive et de l’électrode négative qui lui est conjuguée, de sorte que ces capacités soient celles retenues lors du dimensionnement de l’accumulateur d’énergie.In FIG. 15, for reasons of clarity, the height of the retention reliefs 24 and 26 for the two components is substantially identical, and the thickness of the layers of particles of active material forming the positive and negative electrodes 40+ and 40- is also substantially identical. It should be noted, however, that this is neither a necessary measure nor a general rule. Indeed, and on the contrary, the thicknesses of the layers of active material forming the positive and negative electrodes, and therefore the height of the retention reliefs, can be adjusted independently for each component or for each side of the same bipolar component. It is thus possible to independently adjust the ion storage capacity of the positive electrode and of the negative electrode which is conjugated to it, so that these capacities are those retained during the dimensioning of the energy accumulator.

A cet effet, il est possible, par exemple, de fixer dans un premier temps la hauteur des reliefs de rétention et l’épaisseur de l’électrode positive (côté cathode) et déterminer ensuite la hauteur des reliefs de rétention et l’épaisseur de l’électrode négative, en fonction des matériaux utilisés, pour adapter la capacité de stockage d’ions.For this purpose, it is possible, for example, to initially set the height of the retention reliefs and the thickness of the positive electrode (cathode side) and then determine the height of the retention reliefs and the thickness of the negative electrode, depending on the materials used, to adapt the ion storage capacity.

La figure 16 illustre la formation d'un accumulateur d'énergie par assemblage de trois composants 1a, 1b, 1c. Comme pour la figure 15, la partie périphérique des composants n'est pas représentée.FIG. 16 illustrates the formation of an energy accumulator by assembling three components 1a, 1b, 1c. As for Figure 15, the peripheral part of the components is not represented.

Un premier composant 1a est comparable au premier composant 1a de la figure 15. Il comprend une électrode négative 40- et un film séparateur 50a. Un deuxième composant 1c est comparable au deuxième composant 1c de la figure 15. Il comprend une électrode positive 40+ et est dépourvu de film séparateur. Enfin, un troisième composant, 1b, disposé entre le premier composant 1a et le deuxième composant 1c est un composant bipolaire comparable à celui de la figure 8.A first component 1a is comparable to the first component 1a of FIG. 15. It comprises a negative electrode 40- and a separating film 50a. A second component 1c is comparable to the second component 1c of FIG. 15. It comprises a positive electrode 40+ and has no separating film. Finally, a third component, 1b, placed between the first component 1a and the second component 1c is a bipolar component comparable to that of FIG. 8.

Le troisième composant, 1b, comprend une face avec une électrode positive 40+, dépourvue de séparateur, et une face opposée avec une électrode négative 40- et pourvue d'un film séparateur 50b.The third component, 1b, comprises a face with a positive electrode 40+, devoid of a separator, and an opposite face with a negative electrode 40- and provided with a separator film 50b.

Par simplification, les couches conductrices formant collecteurs de courant des trois composants sont indiquées indistinctement avec la référence numérique 30. Il s’agit de couches conductrices continues s’étendant sur les reliefs de rétention 24, 26. La disposition des composants est telle qu'un film séparateur 50a, 50b est respectivement disposé entre deux électrodes de polarités opposées de deux composants successifs.For simplicity, the conductive layers forming current collectors of the three components are indicated indistinctly with the reference numeral 30. These are continuous conductive layers extending over the retention reliefs 24, 26. The arrangement of the components is such that a separating film 50a, 50b is respectively arranged between two electrodes of opposite polarity of two successive components.

L'assemblage, signifié par des flèches hachurées, est effectué sous presse chauffante de sorte que les reliefs de rétention, et en particulier les reliefs de rétention se trouvant sur les faces des composants initialement dépourvues de film séparateur, viennent se coller sur le film séparateur du composant opposé. Dans l’exemple illustré, lors de l’assemblage les reliefs de rétention 24, 26 sont alignés.The assembly, signified by hatched arrows, is carried out under a heating press so that the retention reliefs, and in particular the retention reliefs located on the faces of the components initially devoid of separator film, stick to the separator film. of the opposite component. In the example shown, during assembly the retention reliefs 24, 26 are aligned.

Après l’assemblage, une bordure (non représentée) d’une batterie ainsi formée de deux cellules en série, peut être scellée de la manière déjà évoquée en lien avec la figure 14. Les cellules peuvent être garnies, indépendamment l’une de l’autre, d'un électrolyte pour former des accumulateurs d'énergie électrique, interconnectés en série dans la batterie. L’électrolyte peut se présenter sous la forme d’un liquide, d’un gel ou d’un polymère. Il convient de préciser que l’électrolyte ne peut pas circuler d’une cellule à l’autre chaque cellule étant étanche par rapport à l’autre cellule.After assembly, a border (not shown) of a battery thus formed of two cells in series, can be sealed in the manner already mentioned in connection with FIG. 14. The cells can be lined, independently of one of them. another, an electrolyte to form electrical energy accumulators, interconnected in series in the battery. The electrolyte can be in the form of a liquid, a gel or a polymer. It should be specified that the electrolyte cannot circulate from one cell to another, each cell being sealed in relation to the other cell.

Selon un motif comparable, il est également possible de réaliser des batteries d’accumulateurs comprenant un nombre de cellules supérieur à deux.According to a comparable pattern, it is also possible to produce accumulator batteries comprising a number of cells greater than two.

Les couches conductrices 30 formant collecteur de courant des composants 1a et 1c constituent des bornes externes de l’accumulateur d’énergie électrique. Par ailleurs, les couches conductrices 30 formant collecteur de courant sur les deux faces opposées du composant bipolaire central 1b sont reliées entre elles par les films polymères de support 9b qui sont ici conducteurs électriques.The conductive layers 30 forming the current collector of the components 1a and 1c constitute external terminals of the electrical energy accumulator. Furthermore, the conductive layers 30 forming the current collector on the two opposite faces of the central bipolar component 1b are interconnected by the supporting polymer films 9b which are electrically conductive here.

La figure 17 montre une partie d’un empilement de composants 1a, 1b, 1c, 1d pouvant être mis en œuvre dans un accumulateur d’énergie électrique et utilisant des composants comparables à celui de la figure 13 ou des composants réalisés à partir d’un substrat comparable à celui de la figure 1C.Figure 17 shows part of a stack of components 1a, 1b, 1c, 1d that can be implemented in an electrical energy accumulator and using components comparable to that of Figure 13 or components made from a substrate comparable to that of FIG. 1C.

Les composants 1a, 1b, 1c, 1d comportent chacun un film polymère principal 111a, 111b, 111c, 111d, respectivement. Le film polymère principal a subi un thermoformage pour former des reliefs de rétention 124. Le film polymère principal mis en œuvre pour chaque composant est un film polymère chargé et conducteur électrique, de sorte que chaque film polymère principal constitue également un collecteur de courant. Le film polymère principal est également étanche à l’électrolyte.Components 1a, 1b, 1c, 1d each have a main polymer film 111a, 111b, 111c, 111d, respectively. The main polymer film has undergone thermoforming to form retention reliefs 124. The main polymer film used for each component is a charged and electrically conductive polymer film, so that each main polymer film also constitutes a current collector. The main polymer film is also electrolyte tight.

Par analogie avec les figures précédentes, les couches de particules de matière active d’électrode sont repérées avec les références numériques 40+ (pour une électrode positive) et 40- (pour une électrode négative). Elles sont désignées également par « électrode positive » et « électrode négative »By analogy with the preceding figures, the layers of electrode active material particles are marked with the numerical references 40+ (for a positive electrode) and 40- (for a negative electrode). They are also referred to as "positive electrode" and "negative electrode".

Pour les composants 1a et 1d, les reliefs de rétention ne sont pratiqués que sur l’une des faces du film polymère principal. La face opposée est couchée sur un film métallique 112a, 112d qui peut, soit servir d’enveloppe extérieure de la batterie constituée de trois accumulateurs d’énergie électrique, soit être mis en contact avec d’autres composants de l’empilement, non représentés. Le composant 1a comprend une électrode négative 40- tandis que le composant 1d comprend une électrode positive 40+.For components 1a and 1d, the retention reliefs are only made on one of the faces of the main polymer film. The opposite face is coated on a metal film 112a, 112d which can either serve as the outer casing of the battery consisting of three electrical energy accumulators, or be brought into contact with other components of the stack, not shown. . Component 1a includes a negative electrode 40- while component 1d includes a positive electrode 40+.

Les composants 1b et 1c sont réalisés à partir d’un substrat comparable à celui de la figure 1C formé à partir d’un film polymère principal conducteur électrique présentant des reliefs de rétention sur ses deux faces principales opposées. Le film polymère principal, conducteur électrique forme également le collecteur de courant. Il s’agit de composants dit « bipolaires » sachant qu’ils portent des électrodes 40+ et 40- de signes opposés sur leurs faces principales opposées. On peut noter que les particules de matière active des électrodes viennent combler les parties en creux formées respectivement par les reliefs de rétention sur la face opposée à celle sur laquelle ils font saillie.Components 1b and 1c are made from a substrate comparable to that of FIG. 1C formed from a main electrically conductive polymer film having retention reliefs on its two opposite main faces. The main electrically conductive polymer film also forms the current collector. These are so-called “bipolar” components knowing that they carry 40+ and 40- electrodes of opposite signs on their opposite main faces. It may be noted that the particles of active material of the electrodes come to fill the recessed parts formed respectively by the retention reliefs on the face opposite to that on which they protrude.

Dans l’empilement chaque électrode positive 40+, respectivement négative 40-, d’un composant fait face à une électrode négative 40-, respectivement positive 40+ d’un composant adjacent. Les électrodes 40+, 40- des composants adjacents sont séparées par des films séparateurs 50ab, 50bc, 50cd collés sur la partie sommitale des reliefs de rétention 124. Ainsi, les films séparateurs 50ab, 50bc, 50cd sont disposés entre les composants 1a et 1b, 1b et 1c, et 1c et 1d, respectivement. Le collage des films séparateurs 50ab, 50bc, 50cd sur les reliefs de rétention peut avoir lieu par le moyen d’une garniture de thermocolle. Il s’agit d’une garniture de thermocolle 125 telle que montrée sur les figures 11 et 13.In the stack, each positive 40+, respectively negative 40-, electrode of a component faces a negative 40-, respectively positive 40+ electrode of an adjacent component. The electrodes 40+, 40- of the adjacent components are separated by separator films 50ab, 50bc, 50cd glued to the top part of the retention reliefs 124. Thus, the separator films 50ab, 50bc, 50cd are placed between the components 1a and 1b , 1b and 1c, and 1c and 1d, respectively. The gluing of the separator films 50ab, 50bc, 50cd on the retention reliefs can take place by means of a thermoglue lining. This is a 125 heat seal gasket as shown in Figures 11 and 13.

Une batterie d’énergie électrique comprenant l’empilement de composants de la figure 17, comprend plusieurs cellules connectées électriquement en série par l’intermédiaire de films polymères principaux 111a, 111b, 111c. Les films polymères principaux 111a, 111b, 111c évitent également un passage de l’électrolyte (non représenté) d’une cellule à l’autre.An electrical energy battery comprising the stack of components of Figure 17, comprises several cells electrically connected in series via main polymer films 111a, 111b, 111c. The main polymer films 111a, 111b, 111c also prevent passage of the electrolyte (not shown) from one cell to another.

Claims (33)

1) Composant (1, 1a, 1c) pour accumulateur électrique, comportant :
- un substrat (10, 10a, 10c) comprenant au moins une couche conductrice électrique (30, 30a, 30c, 12a, 12c, 111, 112) formant collecteur de courant,
- au moins un film séparateur (50, 50a, 50c),
- au moins une couche (40, 40+, 40-) de particules de matière active d'électrode, en contact électrique avec la couche de collecteur de courant, et disposée entre le substrat et le film séparateur, caractérisé en ce que :
- la couche de particules de matière active d'électrode est dépourvue de liant,
- au moins l’un du substrat et du film séparateur est hérissé de reliefs de rétention (24, 24a, 24c, 26, 124, 126) de la couche de particules de matière active d'électrode, les reliefs étant indépendants les uns des autres et s'étendant entre le substrat (10, 10a, 10c) et le film séparateur (50, 50a, 50c).
1) Component (1, 1a, 1c) for an electric accumulator, comprising:
- a substrate (10, 10a, 10c) comprising at least one electrically conductive layer (30, 30a, 30c, 12a, 12c, 111, 112) forming a current collector,
- at least one separating film (50, 50a, 50c),
- at least one layer (40, 40+, 40-) of electrode active material particles, in electrical contact with the current collector layer, and placed between the substrate and the separator film, characterized in that:
- the layer of electrode active material particles is devoid of binder,
- at least one of the substrate and of the separator film is bristling with retention reliefs (24, 24a, 24c, 26, 124, 126) of the layer of particles of electrode active material, the reliefs being independent of each other others and extending between the substrate (10, 10a, 10c) and the separator film (50, 50a, 50c).
2) Composant selon la revendication 1, comprenant des reliefs de rétention (24) formés d'une seule pièce avec au moins l’un du substrat et du film séparateur.2) Component according to claim 1, comprising retention reliefs (24) formed in one piece with at least one of the substrate and the separator film. 3) Composant selon la revendication 2, dans lequel le substrat comprend un film polymère principal (111, 111a, 111b, 111c, 111d) et dans lequel les reliefs de rétention (124) sont formés d’une seule pièce avec le film polymère principal.3) Component according to claim 2, in which the substrate comprises a main polymer film (111, 111a, 111b, 111c, 111d) and in which the retention reliefs (124) are formed in one piece with the main polymer film . 4) Composant selon la revendication 3, dans lequel le film polymère principal est associé à un film métallique (112, 112a, 112d).4) Component according to claim 3, wherein the main polymer film is associated with a metal film (112, 112a, 112d). 5) Composant selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le substrat (10) comprend au moins une couche superficielle (25, 125) de matériau thermosoudable ou thermocollable.5) Component according to claim 3 or 4, wherein the substrate (10) comprises at least one surface layer (25, 125) of heat-sealable or heat-adhesive material. 6) Composant selon la revendication 1, comprenant des reliefs de rétention (24, 24a, 24b, 26) en un matériau thermosoudable ou thermocollable, fixés au substrat (10, 10a, 10c).6) Component according to claim 1, comprising retention reliefs (24, 24a, 24b, 26) in a heat-sealable or heat-adhesive material, fixed to the substrate (10, 10a, 10c). 7) Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les reliefs de rétention (24, 24a, 24c, 26, 26a, 26c, 124, 126) comportent au moins l'un parmi des reliefs tronconiques (24, 24a, 24c, 124) et des reliefs linéaires (26, 26a, 26c, 126).7) Component according to any one of the preceding claims, in which the retention reliefs (24, 24a, 24c, 26, 26a, 26c, 124, 126) comprise at least one of frustoconical reliefs (24, 24a, 24c , 124) and linear reliefs (26, 26a, 26c, 126). 8) Composant selon la revendication 7, dans lequel les reliefs tronconiques présentant à leur base un diamètre compris entre 0,2 et 1,2 mm, présentant à leur sommet un diamètre compris entre 0,1mm et 0,4mm, et une hauteur de 0,2 à 0,8 mm.8) Component according to claim 7, in which the frustoconical reliefs having at their base a diameter of between 0.2 and 1.2 mm, having at their top a diameter of between 0.1 mm and 0.4 mm, and a height of 0.2 to 0.8mm. 9) Composant selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les reliefs de rétention sont des reliefs tronconiques présentant, entre reliefs voisins, un écartement moyen compris entre 5 et 20 mm.9) Component according to claim 7 or 8, wherein the retention reliefs are frustoconical reliefs having, between neighboring reliefs, an average spacing of between 5 and 20 mm. 10) Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel :
- le substrat (10) présente au moins une cuvette (18, 18a, 18c) sur au moins l'une de ses faces (22, 22a, 22c),
- la cuvette est recouverte par le film séparateur (50, 50a, 50c, 50ab, 50bc, 50cd),
- les reliefs de rétention et la couche (40, 40+, 40-) de particules de matière actives se trouvent à l'intérieur de la cuvette (18, 18a, 18c) entre le substrat et le film séparateur.
10) Component according to any one of the preceding claims, in which:
- the substrate (10) has at least one depression (18, 18a, 18c) on at least one of its faces (22, 22a, 22c),
- the cuvette is covered by the separating film (50, 50a, 50c, 50ab, 50bc, 50cd),
- the retention reliefs and the layer (40, 40+, 40-) of particles of active material are located inside the bowl (18, 18a, 18c) between the substrate and the separator film.
11) Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel :
- le substrat (10) présente une première face principale (22a) et une deuxième face principale (22c) opposée à la première face principale,
- la première et la deuxième face principale sont pourvues de reliefs de rétention (24a, 24c, 26a, 26c),
- la première et la deuxième face principale portent respectivement une couche (40+) de particules de matières actives d'électrode positive et une couche (40-) de particules de matières actives d'électrode négative,
- un film séparateur (50a, 50c) recouvre respectivement la couche de matière active d'électrode et les reliefs de rétention de la première et de la deuxième face principale.
11) Component according to any one of the preceding claims, in which:
- the substrate (10) has a first main face (22a) and a second main face (22c) opposite the first main face,
- the first and the second main face are provided with retention reliefs (24a, 24c, 26a, 26c),
- the first and the second main face carry respectively a layer (40+) of positive electrode active material particles and a layer (40-) of negative electrode active material particles,
- a separating film (50a, 50c) respectively covers the layer of active electrode material and the retention reliefs of the first and of the second main face.
12) Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche conductrice électrique (30, 30a, 30c) formant collecteur de courant recouvre une face (22, 22a, 22c) du substrat recevant les reliefs de rétention (24, 24a, 24c, 26, 26a, 26c).12) Component according to any one of the preceding claims, in which the electrically conductive layer (30, 30a, 30c) forming a current collector covers one face (22, 22a, 22c) of the substrate receiving the retention reliefs (24, 24a , 24c, 26, 26a, 26c). 13) Composant selon la revendication 12, dans lequel :
- le substrat (10a, 10c) est un film comprenant une couche conductrice centrale (12a, 12c) prise en sandwich entre une première couche de polymère (13a, 13c) recevant les reliefs de rétention et une deuxième couche de polymère (11a, 11c),
- la couche conductrice électrique (30a, 30c) formant collecteur de courant recouvre une face de la première couche de polymère (13a, 13c) recevant les reliefs de rétention (24a, 24c, 26a, 26c),
- la couche conductrice électrique (30a, 30c) formant collecteur de courant est électriquement connectée à la couche conductrice électrique centrale, par l'intermédiaire de puits de connexion (17a, 17c) traversant la première couche de polymère (13a, 13c).
13) Component according to claim 12, wherein:
- the substrate (10a, 10c) is a film comprising a central conductive layer (12a, 12c) sandwiched between a first layer of polymer (13a, 13c) receiving the retention reliefs and a second layer of polymer (11a, 11c ),
- the electrically conductive layer (30a, 30c) forming a current collector covers one face of the first polymer layer (13a, 13c) receiving the retention reliefs (24a, 24c, 26a, 26c),
- the electrically conductive layer (30a, 30c) forming a current collector is electrically connected to the central electrically conductive layer, via connection wells (17a, 17c) passing through the first polymer layer (13a, 13c).
14) Composant selon l’une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel :
- le substrat (10a, 10c) est un film comprenant une couche conductrice centrale (12a, 12c) prise en sandwich entre une première couche de polymère (13a, 13c) recevant les reliefs de rétention et une deuxième couche de polymère (11a, 11c),
- la couche conductrice électrique (30a, 30c) formant collecteur de courant recouvre une face de la première couche de polymère (13a, 13c) recevant les reliefs de rétention (24a, 24c, 26a, 26c),
- la première couche de polymère (13a, 13c) recevant les reliefs de rétention est conductrice électrique,
- la couche conductrice électrique (30a, 30c) formant collecteur de courant est électriquement connectée à la couche conductrice électrique centrale, par l'intermédiaire de première couche de polymère (13a, 13c) conductrice électrique recevant les reliefs de rétention.
14) Component according to any one of claims 12 and 13, wherein:
- the substrate (10a, 10c) is a film comprising a central conductive layer (12a, 12c) sandwiched between a first layer of polymer (13a, 13c) receiving the retention reliefs and a second layer of polymer (11a, 11c ),
- the electrically conductive layer (30a, 30c) forming a current collector covers one face of the first polymer layer (13a, 13c) receiving the retention reliefs (24a, 24c, 26a, 26c),
- the first layer of polymer (13a, 13c) receiving the retention reliefs is electrically conductive,
- the electrically conductive layer (30a, 30c) forming a current collector is electrically connected to the central electrically conductive layer, via the first electrically conductive polymer layer (13a, 13c) receiving the retention reliefs.
15) Cellule (100) d'accumulateur d'énergie électrique comprenant au moins un premier composant (1c) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pourvu d'une couche (40+) de particules de matière active d'électrode positive, et au moins un deuxième composant (1a) selon l'une quelconque des revendications précédentes pourvu d'une couche (40-) de particules de matière active d'électrode négative, le premier composant étant superposé au deuxième composant et le film séparateur (50c) du premier composant étant en contact avec le film séparateur (50a) du deuxième composant.15) Cell (100) of electrical energy accumulator comprising at least a first component (1c) according to any one of the preceding claims, provided with a layer (40+) of positive electrode active material particles, and at least a second component (1a) according to any one of the preceding claims provided with a layer (40-) of particles of negative electrode active material, the first component being superimposed on the second component and the separator film (50c ) of the first component being in contact with the separator film (50a) of the second component. 16) Cellule (100) d'accumulateur d'énergie électrique comprenant au moins un premier composant (1c) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, pourvu d'une couche (40+) de particules de matière active d'électrode positive, et au moins un deuxième composant (1a) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, pourvu d'une couche (40-) de particules de matière active d'électrode négative, le premier composant étant superposé au deuxième composant, et la couche de particules de matière (40+) active du premier composant (1c) étant séparée de la couche de particules de matière active (40-) du deuxième composant par un film séparateur (50a) commun au premier et au deuxième composant.16) Cell (100) of electrical energy accumulator comprising at least a first component (1c) according to any one of claims 1 to 14, provided with a layer (40+) of particles of active electrode material positive, and at least one second component (1a) according to any one of Claims 1 to 14, provided with a layer (40-) of negative electrode active material particles, the first component being superimposed on the second component, and the layer of particles of active material (40+) of the first component (1c) being separated from the layer of particles of active material (40-) of the second component by a separator film (50a) common to the first and to the second component. 17) Cellule selon l'une quelconque des revendications 15 et 16, dans lequel le substrat (10) du premier composant (1c) et le substrat (100) du deuxième composant (1a) présentent respectivement une zone périphérique (102) dépourvue de particules de matière active d'électrode et de couches conductrices électriques, et dans lequel un joint de scellement (104) relie le substrat du premier composant au substrat du deuxième composant dans la zone périphérique, le substrat du premier composant et le substrat du deuxième composant formant, avec le joint de scellement, une enceinte étanche de la cellule.17) Cell according to any one of claims 15 and 16, wherein the substrate (10) of the first component (1c) and the substrate (100) of the second component (1a) respectively have a peripheral zone (102) devoid of particles electrode active material and electrically conductive layers, and wherein a seal (104) connects the substrate of the first component to the substrate of the second component in the peripheral zone, the substrate of the first component and the substrate of the second component forming , with the seal, a sealed enclosure of the cell. 18) Cellule selon la revendication 17, dans lequel :
- le substrat du premier composant et le substrat du deuxième composant comprennent chacun au moins une couche (11,13) de polymère thermofusible électriquement isolant,
- la zone périphérique (102) est dépourvue de couche conductrice et de matière active d'électrode,
- le joint de scellement (104) est un joint de soudure entre la couche de polymère thermofusible (11, 13) du substrat (10) du premier composant (1c) et la couche de polymère thermofusible (11, 13) du substrat (10) du deuxième composant (1a).
18) Cell according to claim 17, in which:
- the substrate of the first component and the substrate of the second component each comprise at least one layer (11,13) of electrically insulating thermofusible polymer,
- the peripheral zone (102) has no conductive layer and active electrode material,
- the sealing joint (104) is a solder joint between the layer of thermofusible polymer (11, 13) of the substrate (10) of the first component (1c) and the layer of thermofusible polymer (11, 13) of the substrate (10 ) of the second component (1a).
19) Cellule selon la revendication 17, dans lequel le joint de scellement (104) inclut un joint de thermocolle.19) Cell according to claim 17, wherein the seal (104) includes a heat seal. 20) Accumulateur d'énergie électrique comprenant au moins une cellule (100) selon l'une quelconque des revendications 15 à 19, et un électrolyte (106) contenu dans l'enceinte étanche de la cellule.20) Electrical energy accumulator comprising at least one cell (100) according to any one of claims 15 to 19, and an electrolyte (106) contained in the sealed enclosure of the cell. 21) Procédé de fabrication d'un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant les étapes successives suivantes :
a) la fourniture d'un substrat (10) comprenant au moins une face (22) pourvue d'une couche (30) conductrice électrique formant collecteur de courant et pourvue de reliefs de rétention (24, 26, 124, 126),
b) le garnissage de ladite face avec une couche (40) de particules de matière active d'électrode,
c) l'arasement de la couche (40) de particules de matière active au niveau des reliefs de rétention (24, 26, 124, 126),
d) la fixation aux reliefs de rétention (24, 26, 124, 126), d'un film séparateur (50) recouvrant la couche (40) de particules de matière active.
21) A method of manufacturing a component according to any one of claims 1 to 11, comprising the following successive steps:
a) the supply of a substrate (10) comprising at least one face (22) provided with an electrically conductive layer (30) forming a current collector and provided with retention reliefs (24, 26, 124, 126),
b) the coating of said face with a layer (40) of particles of active electrode material,
c) the leveling off of the layer (40) of particles of active material at the level of the retention reliefs (24, 26, 124, 126),
d) fixing to the retention reliefs (24, 26, 124, 126), a separator film (50) covering the layer (40) of particles of active material.
22) Procédé selon la revendication 21, comprenant avant l’étape b), une opération d’uniformisation de la hauteur des reliefs de rétention.22) Process according to claim 21, comprising before step b), an operation of standardizing the height of the retention reliefs. 23) Procédé selon l’une quelconque des revendications 21 et 22, dans lequel l'étape b) de garnissage comprend l'application, sur la face (22) pourvue de reliefs de rétention (24, 26, 124, 126), d'un mélange de particules de matière active d'électrode (40) et d'un liquide vecteur volatil (44), le procédé comprenant, en outre, une étape d'évaporation du liquide vecteur, postérieure à l'arasement de la couche de particules.23) Method according to any one of claims 21 and 22, wherein step b) of packing comprises the application, on the face (22) provided with retention reliefs (24, 26, 124, 126), of a mixture of particles of active electrode material (40) and a volatile carrier liquid (44), the method further comprising a step of evaporating the carrier liquid, after the leveling of the layer of particles. 24) Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 23, dans lequel l'étape a) comprend la formation sur une face du substrat des reliefs de rétention (24, 26) en une thermocolle élastique, et dans lequel, lors de l'étape d) le film séparateur (50) est thermocollé à chaud sur les reliefs de rétention.24) A method according to any one of claims 21 to 23, wherein step a) comprises the formation on one side of the substrate of the retention reliefs (24, 26) in an elastic heat seal, and wherein, during the step d) the separator film (50) is heat-sealed onto the retention reliefs. 25) Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 à 24, dans lequel l'étape a) comprend le dépôt de la couche (30), formant collecteur de courant, sur la face (22) du substrat, pourvue des reliefs de rétention (24), la couche formant collecteur de courant recouvrant les reliefs de rétention.25) Method according to any one of claims 21 to 24, wherein step a) comprises depositing the layer (30), forming a current collector, on the face (22) of the substrate, provided with the retention reliefs (24), the layer forming the current collector covering the retention reliefs. 26) Procédé selon les revendications 22 et 25 dans lequel l’uniformisation de la hauteur des reliefs est réalisée postérieurement au dépôt de la couche (30) formant collecteur de courant.26) Process according to claims 22 and 25 wherein the standardization of the height of the reliefs is carried out after the deposition of the layer (30) forming a current collector. 27) Procédé selon la revendication 25, dans lequel la couche formant collecteur de courant est formée par pulvérisation cathodique magnétron.27) The method of claim 25, wherein the current collector layer is formed by magnetron sputtering. 28) Procédé selon la revendication 21, de fabrication d’un composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, pourvu d’un film polymère principal et d’un film métallique, dans lequel l’étape a) comprend :
  • la fourniture d’un film polymère principal (111) conducteur électrique, et
  • la formation sur le film polymère principal des reliefs de rétention (124, 126), les reliefs de rétention faisant saillie sur une première face (113) du film polymère principal, la formation des reliefs de rétention ayant lieu par thermoformage du film polymère principal,
  • le collage du film polymère principal sur un film métallique (112), une deuxième face (115) du film polymère principal (111), opposée à la première face (113), étant reportée contre le film métallique (112) lors du collage.
28) Process according to claim 21, for manufacturing a component according to any one of claims 1 to 11, provided with a main polymer film and a metallic film, in which step a) comprises:
  • providing a primary electrically conductive polymer film (111), and
  • the formation on the main polymer film of retention reliefs (124, 126), the retention reliefs protruding from a first face (113) of the main polymer film, the formation of the retention reliefs taking place by thermoforming of the main polymer film,
  • bonding the main polymer film to a metal film (112), a second face (115) of the main polymer film (111), opposite the first face (113), being transferred against the metal film (112) during bonding.
29) Procédé selon la revendication 28, dans lequel le film métallique (112) est garni d’une couche de thermocolle (117), conductrice électrique, sur une face recevant la deuxième face (115) du film polymère principal lors du collage, et dans lequel le collage du film polymère principal (111) sur le film métallique est un thermocollage à chaud utilisant la couche de thermocolle (117).29) The method of claim 28, wherein the metal film (112) is lined with a heat-sealing layer (117), electrically conductive, on one face receiving the second face (115) of the main polymer film during bonding, and wherein the bonding of the main polymer film (111) to the metallic film is hot heat bonding using the heat seal layer (117). 30) Procédé selon l’une quelconque des revendications 28 et 29 comprenant en outre la formation d’une couche de thermocolle garnissant sélectivement un sommet de chaque relief de rétention sur la première face (113) du film polymère principal.30) A method according to any one of claims 28 and 29 further comprising the formation of a thermal adhesive layer selectively lining a top of each retention relief on the first face (113) of the main polymer film. 31) Procédé selon les revendications 28 à 30, dans lequel au moins l’une des opérations de thermoformage, de collage et de formation d’une couche de thermocolle est réalisée en continu.31) Process according to claims 28 to 30, wherein at least one of the operations of thermoforming, gluing and forming a layer of thermal adhesive is carried out continuously. 32) Procédé selon l’une quelconque des revendications 28 à 31, dans lequel
le film polymère principal (111) est l’un parmi un film polypropylène et un de polyéthylène, chargé de particules conductrices électriques carbonées.
32) Process according to any one of claims 28 to 31, in which
the main polymer film (111) is one of a polypropylene film and a polyethylene film, loaded with carbonaceous electrically conductive particles.
33) Procédé selon l’une quelconque des revendication 21 à 32, comprenant en outre, au cours de l'étape d), ou à l'issue de l'étape d), un compactage de la couche (40) de particules de matière active.33) Method according to any one of claims 21 to 32, further comprising, during step d), or at the end of step d), compacting the layer (40) of particles of active ingredient.
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