Brevet FR3118831A1 — publié le 20220715

L’invention concerne un dispositif de refroidissement (1) de cellule de batterie (2) comprenant - au moins une feuille comprenant du graphite (3), formant revêtement de la cellule de batterie (2) en délimitant au moins un rebord de feuille (3a) ; - au moins un conducteur thermique (5) apposé sur la cellule de batterie (2) dans un espace délimité par ledit rebord de feuille (3a) ; le dispositif de refroidissement (1) étant configuré pour être apposé sur un absorbeur de chaleur (6) de sorte que l’absorbeur de chaleur (6) soit en contact avec ledit conducteur thermique (5). L’invention concerne en outre une cellule (2), une batterie et un véhicule comprenant un tel dispositif, ainsi qu’un procédé de fabrication d’une telle batterie. Fig. 8 DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT DE CELLULE DE BATTERIE COMPRENANT UNE FEUILLE DE GRAPHITE A ASPERITES, CELLULE ET BATTERIE COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF L’invention se rapporte au domaine des dispositifs et systèmes de refroidissement pour cellule de batterie. Il s’agit en particulier de cellules de type prismatiques. Le développement de systèmes de cellules de batterie est associé à de nombreux défis. Certains d'entre eux sont la charge rapide, l'infrastructure de charge, l'évolution rapide des technologies et la gestion pour maintenir le système dans des conditions de fonctionnement optimales. Dans la gestion thermique, le défi majeur est de maintenir les cellules de la batterie dans une plage de température optimale sans jamais dépasser les limites définies par les fabricants de cellules. Ce défi grandit avec les besoins de charge à haute puissance introduits pour diminuer la durée des charges. Pour maintenir les cellules de la batterie dans la plage optimale, un système de transport de chaleur doit être utilisé. Ainsi, il y a un besoin d’un système de transport de chaleur qui peut être utilisé dans des systèmes de refroidissement passifs et actifs. L’art antérieur a proposé des systèmes et dispositifs de transports de chaleur à base de plaques métalliques ayant une conductivité thermique. Malheureusement, les plaques métalliques augmentent significativement le poids de la cellule et donc de la batterie. D’autres solutions concernent des nanofeuilles de graphite ayant une meilleure conductivité étant sensiblement plus légères. En effet, la conductivité thermique des connexions métalliques est deux à trois fois plus faible que celle de feuilles de graphites. Malheureusement, les plaques de graphites sont d’une taille ne permettant pas des manipulations aisées ce qui rallonge les temps de fabrication et oblige à utiliser des équipements de pointes pour ces manipulations. Ainsi, un objectif de la présente invention est de proposer une solution efficace de refroidissement de cellule de batterie sans augmenter significativement le poids de la cellule. Un deuxième objectif est de proposer un dispositif aisé à manipuler sans avoir besoin d’équipement de pointe et de travail à l’échelle micrométrique. Pour atteindre ces objectifs, l’invention propose un dispositif de refroidissement de cellule de batterie comprenant - au moins une feuille comprenant du graphite, formant revêtement de la cellule de batterie en délimitant au moins un rebord de feuille ; - au moins un conducteur thermique apposé sur la cellule de batterie dans un espace délimité par ledit rebord de feuille ; le dispositif étant configuré pour être apposé sur un absorbeur de chaleur de sorte que l’absorbeur de chaleur soit en contact avec ledit conducteur thermique. Avantageusement, le dispositif de refroidissement comprend de larges feuilles de graphite ayant une bonne conductivité thermique et créant un pont thermique avec le conducteur. En outre, les feuilles de graphites peuvent être de taille millimétrique, ce qui implique une manipulation plus aisée et des temps de production raccourcis. Selon d’autres aspects pris isolément, ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables : - ledit rebord de feuille forme des aspérités ; et/ou - les aspérités ont une forme carrée, rectangulaire, triangulaire, en sinusoïde selon une ou plusieurs de ces formes, en sinusoïde arrondie ou une alternance d’au moins deux de ces formes ; et/ou - ledit espace délimité a une épaisseur plus petite qu’un côté de la cellule ; et/ou - ladite feuille comprenant du graphite a une épaisseur de plus de 1mm, et de préférence de moins de 3 mm. L’invention porte en outre sur une cellule de batterie comprenant un dispositif de refroidissement selon l’invention. Un autre objet de l’invention concerne une batterie comprenant au moins une cellule de batterie qui comprend un dispositif de refroidissement de cellule selon l’invention, ainsi qu’un absorbeur de chaleur sur lequel est apposé ledit dispositif de refroidissement de sorte que l’absorbeur de chaleur soit en contact avec ledit conducteur thermique. De préférence, l’absorbeur comprend de l’aluminium. L’invention concerne en outre un appareillage comprenant une batterie selon l’invention. L’invention porte en outre un véhicule automobile comprenant une batterie selon l’invention. L’invention concerne en outre sur un procédé de fabrication de batterie comprenant des étapes pour - mettre en place au moins une feuille comprenant du graphite de sorte qu’elle forme un revêtement d’une cellule de batterie en délimitant au moins un rebord de feuille ; - apposer au moins un conducteur thermique sur la cellule de batterie dans un espace délimité par ledit rebord de feuille ; - apposer la cellule de batterie obtenue sur un absorbeur de chaleur sorte que l’absorbeur de chaleur soit en contact avec ledit conducteur thermique. L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles : - illustre schématiquement une vue dans l’espace du dispositif de refroidissement thermique selon un premier mode de réalisation préféré de l’invention dans son environnement ; - illustre schématiquement une vue de dessous du dispositif de la ; - illustre schématiquement une vue de dessous d’un dispositif selon un deuxième mode de réalisation préféré ; - illustre schématiquement une vue de dessous d’un dispositif selon un troisième mode de réalisation préféré ; - illustre schématiquement une vue de dessous d’un dispositif selon un quatrième mode de réalisation préféré ; - illustre schématiquement une vue de dessous d’un dispositif selon un cinquième mode de réalisation préféré ; - illustre schématiquement une vue de côté du dispositif selon le cinquième mode de réalisation préféré ; - illustre schématiquement une vue de côté du dispositif selon l’un des premier à quatrième modes de réalisation préférés. L’invention concerne un dispositif de refroidissement 1 pour cellule de batterie 2. Il s’agit en particulier d’un dispositif de type passif permettant un transport de chaleur pour refroidir la cellule de batterie 2. La cellule de batterie 2 est ici de type prismatique. Plusieurs cellules peuvent être assemblées pour former une batterie 2a. Le dispositif de refroidissement 1 comprend au moins une feuille comprenant du graphite 3. La feuille de graphite 3 forme un revêtement de la cellule de batterie 2 sur au moins une face en délimitant au moins un rebord de feuille 3a. La feuille de graphite 3 est de préférence collée à la cellule de batterie 2. On peut envisager d’apposer la feuille indirectement sur la cellule de batterie, par exemple sur un boîtier métallique intercalé entre la cellule de batterie 2 et la feuille de graphite 3. Le rebord de feuille 3a délimite au moins un espace 4 où la cellule de batterie 3 n’est pas recouverte par la feuille de graphite 3. Selon une variante, ledit rebord de feuille 3a forme des aspérités. Selon différentes variantes, dont certaines sont illustrées par les figures, les aspérités ont une forme carrée, rectangulaire, triangulaire, en sinusoïde selon une ou plusieurs de ces formes, en sinusoïde arrondie ou une alternance d’au moins deux de ces formes. Comme on peut le voir sur les figures, ledit espace 4 délimité par la feuille de graphite 3 a une épaisseur plus petite qu’un côté de la cellule de batterie 2 dans les variantes préférées. Selon une variante, ladite feuille comprenant du graphite 3 a une épaisseur de plus de 1mm, et de préférence de moins de 3 mm. Ainsi elle est facilement manipulable. Le dispositif de refroidissement 1 comprend en outre au moins un conducteur thermique 5. Le conducteur thermique 5 est apposé sur la cellule de batterie 2 de sorte à être en contact avec une surface de la cellule de batterie 2 dans l’espace 4 délimité par le rebord de feuille 3a. En particulier, le conducteur thermique 5 a une grande conductivité thermique. Il peut comprendre un métal, de préférence du cuivre ou de l’aluminium. Le conducteur thermique 5 a également un rebord 5a de coopération avec le rebord de feuille 3a. Avantageusement, cela permet d’avoir une augmentation de la surface de contact entre la feuille de graphite 3 et le conducteur thermique 5 et d’augmenter l’efficacité du système. La coopération peut être en biais par rapport au plan de contact comme peuvent l’illustrer les figures 7 et 8. Cela augmente davantage l’efficacité du système en augmentant un peu plus la surface de contact. Le conducteur thermique 5 permet de réaliser un pont thermique et de transmettre la chaleur de la cellule de batterie 2 et de la feuille de graphite 3 vers l’extérieur de sorte que la batterie 2a se refroidit de manière passive. Le dispositif de refroidissement 1 est configuré pour être apposé sur un absorbeur de chaleur 6 par l’intermédiaire au moins du conducteur thermique 5. Le conducteur thermique 5 forme ainsi une interface entre la cellule de batterie 2 et l’absorbeur de chaleur 6. Une section de la feuille de graphite 3 peut également être en contact avec l’absorbeur de chaleur 5. L’absorbeur de chaleur 5 est un objet où la chaleur est absorbée ou dissipée ou les deux. On peut aussi parler de dissipateur thermique. Il comprend de préférence de l’aluminium. Avantageusement, le dispositif de refroidissement 1 comprend de larges feuilles de graphite 3 ayant une bonne conductivité thermique et créant un pont thermique avec le conducteur 5. En outre, les feuilles de graphites 3 peuvent être de taille millimétrique, ce qui implique une manipulation plus aisée, moins fastidieuse et des temps de production raccourcis. D’autres caisses ou châssis, ne sont pas nécessaires ce qui diminue le poids de la batterie 2a. La batterie 2a peut être facilement et rapidement réalisée en production de masse. De plus, dans un tel système de transport de chaleur, le processus de refroidissement des cellules de batterie 2 est plus rapide. La feuille de graphite 3 flexible anisotrope a une surface de contact plane agrandie avec l’absorbeur de chaleur. L’anisotropie des feuilles de graphite 3 permet de gérer le flux de chaleur et le transporter dans une direction. La conductivité thermique en direction du rebord 3a est de 600W/mK. Le rebord de feuille 3a présente une surface augmentée en coupant des formes spéciales, par ex. sinus, triangles, rectangles, ce qui agrandit la surface dans le plan. La coupe est recouverte d'un matériau à conductivité thermique élevée, à savoir le conducteur thermique 5, pour obtenir un pont thermique entre le bord de la feuille de graphite 3 et l'objet où la chaleur est absorbée ou dissipée ou les deux, à savoir l’absorbeur de chaleur 6. Un autre objet de l’invention concerne une cellule de batterie 2 comprenant un dispositif de refroidissement 1 tel que décrit précédemment. L’invention porte en outre sur une batterie 2a comprenant au moins une cellule de batterie 2 qui comprend un dispositif de refroidissement 1 tel que décrit précédemment. La batterie 2a comprend en outre absorbeur de chaleur 6 sur lequel est apposé ledit dispositif de refroidissement 1 de sorte que l’absorbeur de chaleur 6 soit en contact avec ledit conducteur thermique 5. L’invention a également trait à un appareillage comprenant une batterie 2a telle que décrite précédemment. Il s’agit par exemple d’une machine ou un dispositif comportant une telle batterie. L’invention concerne en outre un véhicule automobile comprenant un dispositif de refroidissement 1 tel que décrit précédemment. L’invention porte en outre sur un procédé de fabrication de cellule de batterie 2 et de batterie 2a, aboutissant à une batterie moins sujette aux échauffements que dans l’art antérieur. Le procédé comprend une étape pour mettre en place au moins une feuille comprenant du graphite 3 sur une cellule de batterie 2. La feuille est disposée de sorte qu’elle forme un revêtement extérieur de la cellule de batterie 2 en délimitant au moins un rebord de feuille 3a. La feuille peut être telle que décrite précédemment. Le procédé comprend en outre une étape pour apposer au moins un conducteur thermique 5 sur la cellule de batterie 2 dans un espace délimité par ledit rebord de feuille 3a. Le conducteur thermique 5 peut être tel que décrit précédemment. Le procédé comprend en outre une étape pour apposer la cellule de batterie 2 obtenue sur un absorbeur de chaleur 6. La cellule de batterie 2 est mise en place de sorte que l’absorbeur de chaleur 6 soit en contact avec ledit conducteur thermique 5. L’absorbeur de chaleur 6 peut être tel que décrit précédemment. L’opération est réitérée pour plusieurs cellules de batterie 2. Les cellules de batterie 2 sont ensuite assemblées pour former la batterie 2. Dispositif de refroidissement (1) de cellule de batterie (2) comprenant - au moins une feuille comprenant du graphite (3), formant revêtement de la cellule de batterie (2) en délimitant au moins un rebord de feuille (3a) ; - au moins un conducteur thermique (5) apposé sur la cellule de batterie (2) dans un espace (4) délimité par ledit rebord de feuille (3a) ; le dispositif de refroidissement (1) étant configuré pour être apposé sur un absorbeur de chaleur (6) de sorte que l’absorbeur de chaleur (6) soit en contact avec ledit conducteur thermique (5). Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rebord de feuille (3a) forme des aspérités. Dispositif de refroidissement (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les aspérités ont une forme carrée, rectangulaire, triangulaire, en sinusoïde selon une ou plusieurs de ces formes, en sinusoïde arrondie ou une alternance d’au moins deux de ces formes. Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit espace (4) délimité a une épaisseur plus petite qu’un côté de la cellule de batterie (2). Dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite feuille comprenant du graphite (3) a une épaisseur de plus de 1mm, et de préférence de moins de 3 mm. Cellule de batterie (2) comprenant un dispositif de refroidissement (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Batterie (2a) comprenant au moins une cellule de batterie (2) qui comprend un dispositif de refroidissement (1) de cellule selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, ainsi qu’un absorbeur de chaleur (6) sur lequel est apposé ledit dispositif de refroidissement (1) de sorte que l’absorbeur de chaleur (6) soit en contact avec ledit conducteur thermique (5). Batterie (2a) selon la revendication 7, caractérisée en ce que l’absorbeur de chaleur (6) comprend de l’aluminium. Véhicule automobile comprenant une batterie selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8. Procédé de fabrication de batterie (2a) comprenant des étapes pour - mettre en place au moins une feuille comprenant du graphite (3) de sorte qu’elle forme un revêtement d’une cellule de batterie (2) en délimitant au moins un rebord de feuille (3a) ; - apposer au moins un conducteur thermique (5) sur la cellule de batterie (2) dans un espace (4) délimité par ledit rebord de feuille (3a) ; - apposer la cellule de batterie (2a) obtenue sur un absorbeur de chaleur (6) sorte que l’absorbeur de chaleur (6) soit en contact avec ledit conducteur thermique (5).