Brevet FR3155966A1 — publié le 20250530

L’invention concerne une enveloppe de cellule de batterie (1) agencée de sorte à venir entourer une cellule électrique (2), l’enveloppe de cellule de batterie délimitant un volume et comportant au moins deux parois (11,12,13,14,15,17) adjacentes reliées l’une à l’autre par un bord (10) formant jonction, l’enveloppe de cellule de batterie comportant une surface développable formant un bourrelet creux saillant ouvert vers le volume, s’étendant le long du bord et reliant les deux parois. (Fig. 1) Enveloppe de cellule électrique de batterie Domaine technique de l’invention L’invention concerne, de façon générale, le domaine technique des batteries, en particulier des batteries destinées à équiper des véhicules automobiles hybrides ou tout électriques. Plus précisément, l’invention concerne une enveloppe de cellule de batterie. État de la technique antérieure Aujourd’hui, dans le domaine des batteries de traction destinées aux véhicules automobiles hybrides ou tout électriques, les dite batteries de tractions comportent un ensemble de cellules électriques positionnées adjacentes une à une. La cellule électrique peut être de type prismatique Li-ion, largement existante sur le marché. Elle comporte une enveloppe formant un parallélépipède rectangle. Elle est classiquement réalisée en aluminium par emboutissage puis par soudage laser d’une face supérieure. À l’intérieur est positionné un enroulement ou un empilement d’anodes et de cathodes (appelé stack dans la suite de la description). Avec le vieillissement de la cellule électrique dû aux réactions chimiques parasites, les matériaux actifs de la cellule électrique « grossissent » (principalement une augmentation progressive de la couche de l’interface d’électrolyte solide par décomposition de l’électrolyte). Cela crée une déformation et des contraintes dans le stack. Celui-ci va, de ce fait, toucher puis déformer l’enveloppe de la cellule électrique. Il se crée alors une inhomogénéité de contraintes/déformations du stack dans des zones des coins de l’enveloppe de la cellule électrique. Cette « sur-contrainte » dans les coins a tendance à favoriser un dépôt de lithium solide (appelé encore « lithium-plating » selon la terminologie anglo-saxonne) à ces endroits-là. Ce dépôt de lithium peut provoquer des problèmes de durabilité, voire de sécurité sur le long terme pour la cellule électrique. Des solutions existent déjà afin d’éviter un dépôt de lithium au sein d’une enveloppe de cellule électrique. Il est possible de diminuer la taille du stack au sein de l’enveloppe de la cellule électrique. Mais l’inconvénient de cette solution est de réduire la capacité de la cellule électrique pour un même volume d’enveloppe. Il est aussi possible de diminuer les limites de la cartographie de puissance, c’est-à-dire réduire le courant maximal admissible en fonction de la température et de l’état de charge de la cellule. Cependant, l’inconvénient d’une telle solution est une réduction de la puissance de charge possible (donc, augmentation du temps de charge), et une réduction de la disponibilité de la batterie à froid. L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant de minimiser le dépôt de lithium au sein d’une enveloppe de cellule de batterie. Pour ce faire, il est proposé, selon un premier aspect de l’invention, une enveloppe de cellule de batterie agencée de sorte à venir entourer une cellule électrique, l’enveloppe de cellule de batterie délimitant un volume et comportant au moins deux parois adjacentes reliées l’une à l’autre par un bord formant jonction, l’enveloppe de cellule de batterie comportant une surface développable formant un bourrelet creux saillant ouvert vers le volume, s’étendant le long du bord et reliant les deux parois.. Selon un mode de réalisation, l’enveloppe est de forme parallélépipédique rectangle. Selon un mode de réalisation, l’enveloppe de cellule de batterie comportant une première paroi latérale, la surface développable s’étend le long d’au moins un bord délimitant ladite première paroi latérale. Selon un mode de réalisation, la surface développable s’étend le long de trois bords délimitant la première paroi latérale. Selon un mode de réalisation, l’enveloppe comportant une deuxième paroi latérale s’étendant en regard et à distance de la première paroi latérale, la surface développable s’étend le long de trois bords délimitant la deuxième paroi latérale Selon un mode de réalisation, l’enveloppe comportant une paroi avant, une paroi arrière et une paroi de dessous la surface développable s’étend le long du bord reliant la paroi avant et la paroi de dessous et/ou du bord reliant la paroi arrière et la paroi de dessous. Selon un mode de réalisation, le bourrelet creux saillant présente une forme arrondie en section. Selon un mode de réalisation, la surface développable présente une épaisseur égale à une épaisseur des parois qu’elle relie. Selon un autre aspect de l’invention, il est prévu un module de cellule de batterie comportant une cellule électrique et une enveloppe de cellule de batterie entourant la cellule électrique, l’enveloppe de cellule de batterie étant une enveloppe présentant au moins l’une des caractéristiques techniques précédentes. Selon un autre aspect encore de l’invention, il est prévu une batterie comportant au moins un module de cellule de batterie présentant l’une des caractéristiques techniques précédentes. Selon un autre aspect encore de l’invention, il est prévu un véhicule automobile comportant une batterie présentant l’une des caractéristiques techniques précédentes. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : FIG. 1 : vue tridimensionnelle schématique d’un mode de réalisation d’un module de cellule de batterie comportant une enveloppe de cellule de batterie selon l’invention. FIG. 2 : vue schématique en vue de dessus du module de cellule de batterie de la FIG. 1  ; FIG. 3 : vue de principe en coupe du module de cellule de batterie de la FIG. 1 neuf (BoL) et en fin de vie (EoL) ; et, FIG. 4 : vue schématique en vue de dessus d’une batterie comportant un assemblage de modules de cellule de batterie de la FIG. 1 . Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. Description détaillée d’un mode de réalisation La FIG. 1 illustre une vue schématique en trois dimensions d’un mode de réalisation d’un module de cellule de batterie 5 comportant une cellule électrique 2, ici prismatique de forme parallélépipédique rectangle connue en soi. Le module de cellule de batterie 5 comporte en outre une enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention. L’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention est de la même forme que la cellule électrique 2, c’est-à-dire ici un parallélépipède rectangle. L’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention comprend une première 11 et deuxième 13 parois latérales, une paroi de dessous 12, une paroi de dessus 14, une paroi avant 15 et une paroi arrière 17. L’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention délimite ainsi un volume destine à recevoir la cellule électrique 2. Les parois 11,13,12,14,15 et 17 adjacentes deux à deux sont reliées par un bord 10 formant jonction. L’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention est formée à partir d’une feuille de matériau, comme de l’aluminium. En référence à la FIG. 2 , le long de toutes ou partie des bords 10, l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention comporte une surface développable formant un bourrelet creux saillant, la dite surface développable reliant alors les deux parois adjacentes 11,13,12,14,15,17 considérées. Le bourrelet creux saillant est ainsi ouvert vers le volume délimité par l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention. La surface développable est venue de matière avec ces deux parois adjacentes 11,13,12,14,15,17 considérées et donc formée de la même feuille de matériau que lesdites parois adjacentes considérées. La surface développable présente, dans ce cas, une épaisseur égale à une épaisseur des parois qu’elle relie. La forme en section de la surface développable est, par exemple, arrondie, comme cela est illustré à la FIG. 2 ou 3. La forme en section de la surface développable est définie en calculant les contraintes qui vont apparaître dans le stack formant la cellule électrique 2 au cours de sa vie lors d’une augmentation de taille des matériaux actifs dudit stack. La forme en section de la surface développable est choisie afin de permettre la meilleure homogénéité de contraintes en fin de vie de la cellule électrique 2. En particulier, la surface développable est formée le long des bords 10 qui relient : la paroi avant 15 avec la première paroi latérale 11 et/ou la deuxième paroi latérale 13 et/ou la paroi du dessous 12 ; et/ou la paroi arrière 17 avec la première paroi latérale 11 et/ou la deuxième paroi latérale 13 et/ou la paroi du dessous 12 ; et/ou la paroi du dessous 12 avec la première paroi latérale 11 et/ou la deuxième paroi latérale 13. La ou les surface(s) développable(s) prévue(s) sur l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention étant venue(s) de matière avec les parois de l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention qu’elle(s) relie(nt), la(les)dite(s) surface(s) développable(s) est(sont) réalisée(s) par emboutissage ou hydroformage lors de la réalisation de l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention. Après insertion de la cellule électrique 2 dans l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention, la paroi du dessus 14 est généralement rapportée et fixée sur des bords supérieurs des première 11 et deuxième 13 parois latérales, de la paroi avant 15 et de la paroi arrière 17 par soudage laser par exemple. Il est à noter que d’autres techniques et procédés de réalisation de l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention peuvent être utilisés. En référence à la FIG. 3 , nous allons décrire une évolution de l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention qui vient d’être décrite au cours de la vie d’un module de cellule de batterie 5. À gauche de la FIG. 3 est représenté le module de cellule de batterie 5 neuf (BoL), donc en début de vie. Pour simplifier le propos, nous avons simplifié la représentation dudit module de cellule de batterie 5 : nous avons dessiné qu’une surface développable le long des bords 10 reliant la paroi avant 15 avec les première 11 et deuxième 13 parois latérales de l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention. À droite de la FIG. 3 , est illustré le module de cellule de batterie 1′ en fin de vie (EoL). Sous l’effet des changements physico-chimiques de la cellule électrique 2′ durant sa vie, la paroi de devant 15′ de l’enveloppe de cellule de batterie 1′ selon l’invention s’est déformée en gonflant et en entraînant dans sa déformation une déformation de la surface développable (qui « se déroule » et « s’ouvre ») des bords 10′ reliant la paroi avant 15′ déformée avec les première 11 et deuxième 13 parois latérales. Ainsi les première 11 et deuxième 13 parois latérales ne se sont pas (ou très peu) déformées au cours de la vie du module de cellule de batterie 5′. Ceci a, de plus, permis de réduire fortement les contraintes qui se sont développées dans la cellule électrique 2′ au cours de sa vie et donc empêcher la formation d’un dépôt de lithium le long des bords 10, 10′ de l’enveloppe de cellule de batterie 1′ selon l’invention. En référence à la FIG. 4 , nous allons décrire rapidement une batterie 6 comportant des modules de cellule de batterie 5 précédemment décrits. Au sein de la batterie 6, les modules de cellules de batterie 5 sont « empilés » en interposant entre deux modules de cellule de batterie 5 adjacents une couche 8 d’isolant thermique. De manière classique, les parois latérales 11 et 13 sont les plus grandes. Ainsi, la couche 6 d’isolant thermique est prise en sandwich entre la première paroi latérale 11 de l’un des deux modules de cellule de batterie 5 adjacents et la deuxième paroi latérale 13 du deuxième des deux modules de cellule de batterie 5 adjacents. La couche 6 d’isolant thermique s’étend donc en regard des parois latérales précitées sauf en regard de la ou des surfaces développables s’étendant le long des bords 10 considérées. Par exemple, la surface développable de l’enveloppe de cellule de batterie 1 selon l’invention présente une dimension en saillie de la paroi latérale 11,13 d’environ une valeur d’une demi-épaisseur de la couche 6 d’isolant thermique. A titre d’illustration, la surface développable présente une dimension en saillie d’environ 1 mm par exemple. Le fait qu’au cours de la vie de la cellule électrique 2, la déformation de la ou des surfaces développables formant des bourrelets creux saillants permet de conserver au mieux une planéité des parois latérales 11, 13 en vis-à-vis et donc de conserver au mieux l’intégrité de la couche 6 d’isolant thermique entre deux modules de cellule de batterie 5 de la batterie 6. Ainsi, la durabilité globale et la sécurité de la batterie 6 sont préservées au mieux. Bien que l’invention ait été décrite dans le cadre d’une cellule électrique Li-ion, elle est utilisable aussi dans le cadre d’autres chimies de cellules électriques comme celles qui impliquent un ajout de Si-Ox dans l’anode ou les cellules électriques à l’état solide. L’invention qui vient d’être décrite s’applique principalement aux batteries pour les véhicules automobiles, notamment les batteries de tractions des véhicules automobiles tout électriques ou hybrides. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que la personne de l’art est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour une personne de l’art à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens. Enveloppe de cellule de batterie (1) agencée de sorte à venir entourer une cellule électrique (2), l’enveloppe de cellule de batterie délimitant un volume et comportant au moins deux parois (11,12,13,14,15,17) adjacentes reliées l’une à l’autre par un bord (10) formant jonction, caractérisée en ce que l’enveloppe de cellule de batterie comporte une surface développable formant un bourrelet creux saillant ouvert vers le volume, s’étendant le long du bord et reliant les deux parois. Enveloppe selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’enveloppe est de forme parallélépipédique rectangle. Enveloppe selon la revendication 1ou 2, caractérisée en ce que, l’enveloppe de cellule de batterie comportant une première paroi latérale (11), la surface développable s’étend le long d’au moins un bord délimitant ladite première paroi latérale. Enveloppe selon les revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la surface développable s’étend le long de trois bords délimitant la première paroi latérale. Enveloppe selon la revendication 4, caractérisée en ce que, l’enveloppe comportant une deuxième paroi latérale (13) s’étendant en regard et à distance de la première paroi latérale, la surface développable s’étend le long de trois bords délimitant la deuxième paroi latérale. Enveloppe selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, l’enveloppe comportant une paroi avant (15), une paroi arrière (17) et une paroi de dessous (12), la surface développable s’étend le long du bord reliant la paroi avant et la paroi de dessous et/ou le bord reliant la paroi arrière et la paroi de dessous. Enveloppe selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la surface développable présente une forme arrondie en section. Enveloppe selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la surface développable présente une épaisseur égale à une épaisseur des parois qu’elle relie. Module de cellule de batterie (5) comportant une cellule électrique (2) et une enveloppe de cellule de batterie (1) entourant la cellule électrique, caractérisé en ce que l’enveloppe de cellule de batterie est une enveloppe selon l’une des revendications 1 à 8. Batterie (6), caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un module de cellule de batterie (5) selon la revendication 9. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comporte une batterie selon la revendication 10.