INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Comme illustré à la , le procédé de fabrication de plaques de ciment 1 qui est utilisé pour fabriquer des plaques de ciment 4 selon l'invention est un procédé continu. Ce procédé de fabrication comprend au moins une cuve 2, dans laquelle sont mélangés en continu les composants d'un coulis de ciment 10. Ce coulis de ciment 10 est une composition aqueuse à base de ciment dont les composants sont décrits ci-après. Le coulis de ciment 10 est versé sur un convoyeur 3, ce convoyeur 3 portant une première couche de revêtement 11. Cette première couche de revêtement 11 est ainsi recouverte du coulis de ciment 10, ce dernier formant un cœur léger des plaques de ciment 4. Dans certains cas, le convoyeur 3 comprend des éléments vibrants qui, par leurs vibrations, aident à étaler le coulis de ciment 10. Les plaques de ciment 4 peuvent également comprendre une deuxième couche de revêtement 12, qui sera décrite en relation avec les figures 3 à 7. Une fois que le coulis de ciment 10 a été versé sur la première couche de revêtement 11, il passe par une extrudeuse et un poste de découpe, non représenté sur la , où il est découpé en plaques de ciment 4 de dimensions souhaitées. Les plaques de ciment 4 peuvent ensuite être stockées pour une étape de séchage.
Comme le montre le tableau de la , les composants mélangés dans le réservoir 2 sont, selon l'invention, un mélange de liants réactifs comprenant 15 à 25 % en masse de ciment hydraulique, 50 à 65 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté et 10 à 35 % en masse de matériau à base de pouzzolane, ainsi que des charges. Le mélange de liants réactifs dans son ensemble représente 20 à 90 % en masse des composants de la composition aqueuse à base de ciment, tandis que les charges représentent les 10 à 80 % en masse restants. Ces pourcentages sont basés sur le rapport pondéral solide entre le composant et (en masse) la matière sèche totale. Dans certains modes de réalisation, les pourcentages de chaque composant sont complémentaires, c'est-à-dire que s'il y a 15 % en poids de ciment hydraulique et 50 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, alors il doit y avoir 35 % en masse de matériau à base de pouzzolane, car le total des pourcentages doit être égal à 100. Un autre exemple de composition couverte par l'invention serait d'avoir 20 % en masse de ciment hydraulique, 60 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté et 20 % en masse de matériau à base de pouzzolane.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le mélange de liants réactifs comprend 17 à 20 % en masse de ciment hydraulique, 52 à 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et 15 à 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane. Selon un mode de réalisation, la composition aqueuse à base de ciment comprend 25 à 70 % en masse, de préférence 30 à 50 % en masse du mélange de liants réactifs et 30 à 75 % en masse, de préférence 50 à 70 % en masse de charges, en complément de la composition aqueuse à base de ciment.
Le matériau à base de pouzzolane peut être choisi parmi les fumées de silice, les cendres volantes, le métakaolin, ou leurs mélanges, tandis que les charges peuvent être choisies parmi des agrégats tels que le sable ou le carbonate de calcium, des charges légères telles que l'argile expansée ou la perlite expansée hydrophobe, et des fibres telles que les fibres de verre, les fibres synthétiques ou les fibres naturelles. Ces charges sont des matériaux quasiment inertes, qui ne réagissent pas de manière significative avec le mélange de liants réactifs. La composition aqueuse à base de ciment peut également comprendre des additifs ou des adjuvants, par exemple des retardateurs, des accélérateurs, des plastifiants ou des agents moussants. Ces additifs peuvent être utilisés pour modifier ou améliorer les propriétés du mélange de liants réactifs et pour améliorer la qualité de la plaque de ciment 4.
De préférence, le rapport pondéral du sulfate de calcium hémihydraté par rapport au matériau à base de pouzzolane est inférieur à 2,5. De la même façon, le rapport pondéral du ciment hydraulique par rapport au matériau à base de pouzzolane est de préférence inférieur à 2.
Les figures 3 à 7 illustrent des vues en coupe de différents modes de réalisation d'une plaque de ciment 4 selon l'invention. La plaque de ciment 4 comprend un cœur léger 13 réalisé en coulis de ciment 10 ayant la composition précitée, ainsi qu'une première couche de revêtement 11 et une deuxième couche de revêtement 12. Le cœur léger 13 est situé entre ces couches de revêtement 11 et 12. Selon l'invention, au moins l'une de la première couche de revêtement 11 et de la deuxième couche de revêtement 12 comprend une feuille 14 à base de fibres de verre. Cette feuille 14 peut être soit partiellement enfouie dans une matrice de ciment 15, comme illustré aux figures 3 à 5, soit totalement enfouie dans la matrice de ciment 15, comme illustré aux figures 6 et 7. La matrice de ciment 15 est donc la partie de la plaque de ciment 4 dans laquelle est enfouie la feuille à base de fibres de verre. Cette matrice de ciment 15 peut être constituée d'un mélange de liants réactifs ayant la même composition que le mélange de liants réactifs du cœur léger 13 décrit précédemment, ou peut être constituée d'un mélange de liants réactifs ayant une composition différente. Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures, la matrice de ciment 15 est représentée comme ayant la même composition que le mélange de liants réactifs du cœur léger 13.
Selon un mode de réalisation, la feuille 14 à base de fibres de verre n'a pas besoin de présenter une forte protection alcaline, car la composition du cœur léger 13 présente un pH faible qui a un impact positif sur la dissolution de la feuille 14.
Sur les coupes des figures 4 et 6, la plaque de ciment 4 est représentée avec une première couche de revêtement 11 comprenant une feuille 14 comprenant à la fois une grille 16 et un voile 17, et une deuxième couche de revêtement 12 comprenant uniquement une grille 16. Ces figures illustrent un mode de réalisation possible de la plaque de ciment 4, mais l'invention vise également à couvrir des modes de réalisation dans lesquels à la fois la première et la deuxième couche de revêtement 11 et 12 comprennent à la fois une grille 16 et un voile 17, dans lesquels à la fois la première et la deuxième couche de revêtement 11 et 12 ne comprennent qu'une grille 16, et dans lesquels la première couche de revêtement 11 comprend une grille 16 et la deuxième couche de revêtement 12 comprend à la fois une grille 16 et un voile 17.
La forme de la feuille 14 suit la surface 40 de la plaque de ciment 4. La grille 16 étant constituée d'un grillage tissé, des sections 160 de ce grillage sont visibles. Le grillage s'étend à la fois dans une direction longitudinale et dans une direction transversale, ces directions longitudinale et transversale étant les directions dans lesquelles s'étend principalement la plaque de ciment 4. Le grillage définit des ouvertures 161 dans la grille dans lesquelles la matrice de ciment 15 peut s'écouler, créant ainsi une interaction mécanique avec la grille 16. Ces ouvertures 161 dans la grille 16 doivent être suffisamment grandes pour que la matrice de ciment 15 puisse pénétrer à l'intérieur de la grille 16. Le voile 17 est placé sur la grille 16 selon un sens d'empilement S du cœur léger 13 et des première et deuxième couches de revêtement 11 et 12. Le voile 17 est ainsi placé entre la grille 16 et la surface 40 de la plaque de ciment 4. La grille 16 est ici constituée de fibres de verre, mais elle pourrait également être constituée d'un matériau métallique.
Sur les coupes des figures 5 et 7, qui constituent d'autres modes de réalisation de l'invention, la plaque de ciment 4 est représentée avec une première couche de revêtement 11 comprenant un voile 17, par exemple en fibre de verre, ce voile étant revêtu d'un matériau de type résine 18. Le matériau de type résine 18 peut être une résine thermoplastique, par exemple du polyéthylène téréphtalate (PET). Ce matériau de type résine 18 recouvre les deux faces du voile 17, ces faces étant définies selon la direction d'empilement S du cœur léger 13 et des première et deuxième couches de revêtement 11 et 12. En variante non représentée ici, le matériau de type résine 18 peut ne revêtir qu'une seule des deux faces du voile 17.
Le matériau de type résine 18 rend la plaque de ciment 4 imperméable, empêchant l'eau d'atteindre le cœur léger 13. Ce cœur léger 13 est ainsi protégé de l'humidité, ce qui est avantageux pour une utilisation dans des environnements très humides, tels que les piscines et les climats humides.
Comme expliqué ci-dessus, la feuille à base de fibres de verre 14 peut être partiellement ou totalement enfouie dans la matrice de ciment 15.
Lorsque la feuille 14 à base de fibres de verre est partiellement enfouie dans la matrice de ciment 15, comme c'est le cas sur les figures 3, 4 et 5, la feuille 14 est visible sur la surface 40 de la plaque de ciment 4 car elle repose sur cette surface 40 de la plaque de ciment 4. Dans ce cas, la matrice de ciment 15 s'infiltre dans la feuille 14 à partir d'une première de ses extrémités 140 mais ne passe pas jusqu'à une seconde de ses extrémités 141. En d'autres termes, la matrice de ciment 15 pénètre dans la feuille 14 mais ne traverse pas complètement son épaisseur T, cette épaisseur T étant définie par la distance entre la première extrémité 140 et la seconde extrémité 141 de la feuille 14, mesurée le long de la direction d'empilement S du cœur léger 13.
Selon une variante de réalisation, le corps est électriquement conducteur, de préférence en cuivre ou en aluminium. Selon cette variante, le corps comprend à au moins l’une de ses extrémités longitudinales une patte de raccordement électrique à un élément hors module ou pack, de préférence munie d’un œillet de raccordement électrique.
Pour une application Li-ion, chaque accumulateur est un accumulateur Li-ion dans lequel : - le matériau d’électrode(s) négative(s) est choisi dans le groupe comportant le graphite, le lithium, l’oxyde de titanate Li 4 TiO 5 O 12 ; - le matériau d’électrode(s) positive(s) est choisi dans le groupe comportant LiFePO 4 , LiCoO 2 , LiNi 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 .
L’invention concerne également un busbar de liaison électrique comprenant :
- un corps allongé selon un axe longitudinal, le corps comprenant au moins une échancrure et au moins un logement formant un guide débouchant sur un bord de l’échancrure;
- un pion de serrage comprenant à l’une de ses extrémités longitudinales une surface de contact avec une languette de cathode ou d’anode d’un accumulateur, le pion de serrage étant monté coulissant dans le guide entre une position initiale et une position de serrage;
- au moins un élément de maintien amovible du pion de serrage dans sa position de serrage.
L’invention a enfin pour objet un procédé de réalisation d’un module de batterie ou pack batterie tel que décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes :
i/ insertion d’une languette de cathode ou d’anode dans une échancrure du corps du busbar;
ii/ déplacement d’un pion de serrage de sa position initiale à sa position de serrage de sorte que sa surface de contact plaque et serre la languette de cathode ou d’anode insérée dans l’échancrure contre le bord de celle-ci qui est opposé à celui sur lequel débouche le guide;
iii/ maintien mécanique du pion de serrage par action sur l’élément de maintien amovible.
Avantageusement, les étapes ii/ et iii/ sont réalisées par une même action de serrage sur une vis en tant qu’élément de déplacement et de maintien amovible.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement à définir en tant que composant de liaison électrique entre accumulateurs à languettes formant les pôles ou bornes, un busbar dans le corps duquel chaque languette est insérée puis prise en étau par un pion de serrage formant une mâchoire mobile qui peut être déplacée aisément en coulissement dans le corps de sorte à réaliser une connexion électrique en série ou en parallèle en fonction du besoin.
De préférence, le coulissement du pion de serrage jusqu’à sa position de serrage est assuré par une vis de pression, vissée dans le corps du busbar et qui est en appui contre une surface de référence et d’appui pour réaliser le serrage souhaité et le maintien mécanique du pion.
Le diamètre de la surface de contact avec une languette d’électrode, qui détermine la section de passage du courant peut être aisément adapté selon les spécifications d’un module ou pack-batterie.
Dans la réalisation, à des fins de compacité d’un busbar selon l’invention, un guide du pion de serrage est réalisé incliné par rapport à l’axe longitudinal du corps. Du fait de cette inclinaison, si un usinage traditionnel ne permet pas de réaliser le corps souhaité, alors un usinage par électroérosion ou à un moulage sous haute pression peut être envisagé. Le corps peut également être facilement réalisé par la bais des technologies de fabrications additives (impression 3D) de type frittage de poudre (FLS).
Pour adapter facilement et directement un busbar selon l’invention à un nombre choisi d’accumulateurs au sein d’un module de batterie ou pack-batterie, en lieu et place d’un corps monobloc, on peut assembler entre eux une pluralité de blocs de connexion avec un système mécanique rapide permettant un assemblage mécanique et électrique des blocs les uns par rapport aux autres.
Les plastifiants, ou superplastifiants, sont utilisés pour augmenter la teneur en liant sans affecter la maniabilité, ou pour augmenter la fluidité pour une même teneur en solides. Les plastifiants ou superplastifiants utilisés dans l'invention peuvent être choisis parmi les ligno-sulfonates ou les naphtalène-sulfonates synthétiques, les éthers polycarboxylates ou les polyaryléthers phosphonés.
D'autres additifs peuvent inclure des agents moussants, qui sont utilisés pour produire des bulles d'air dans la plaque de ciment de l'invention. Les agents moussants peuvent être fabriqués à partir de protéines hydrolysées, de tensioactifs synthétiques et d'alkyléthersulfonates combinés avec de l'eau et de l'air.
Au moins l'une des première et deuxième couches de revêtement comprend généralement une feuille à base de fibres de verre. De préférence, la première et la deuxième couche de revêtement comprennent toutes deux une telle feuille à base de fibres de verre, qui peut être similaire ou différente.
"À base de fibres de verre" désigne une feuille au moins partiellement constituée d'un matériau comprenant des brins de verre très fins, ou fibres de verre. Selon l'invention, la feuille à base de fibres de verre peut être une grille, un voile, une toile, ou des combinaisons de ceux-ci. Une grille est constituée de fibres de verre connectées formant un grillage. Les grilles sont généralement des tissus peu serrés présentant de grandes ouvertures de maille, typiquement de 1 à 20 mm, de préférence de 2 à 10 mm. Pendant la fabrication de la plaque de ciment, le coulis de ciment peut facilement passer à travers les ouvertures de maille définies dans ce grillage. L'interaction mécanique qui en résulte entre le coulis de ciment et les ouvertures de maille augmente la résistance de la plaque de ciment une fois qu'elle a durci. Un voile est un réseau non tissé de fibres de verre, tandis qu'une toile est un réseau dense de fibres de verre, en particulier par rapport aux grilles. Dans certains modes de réalisation, la première et/ou la deuxième couche de revêtement peuvent être constituées d'une combinaison d'une grille ainsi que d'un voile ou d'une toile.
La feuille à base de fibres de verre peut être entièrement ou partiellement enfouie dans une matrice de ciment. L'expression "partiellement enfouie" désigne une feuille dans laquelle une matrice de ciment (provenant généralement du cœur de la plaque) ne pénètre pas sur toute la profondeur de la feuille, ce qui entraîne l'adhésion de la feuille au cœur de la plaque. Dans ce cas, la feuille reste visible à la surface de la plaque. L'expression "entièrement enfouie" fait référence à une matrice de ciment pénétrant complètement à travers la feuille, ce qui donne une feuille revêtue des deux côtés par une matrice de ciment. Une telle réalisation peut résulter soit de la pénétration complète du coulis de ciment formant le cœur à travers la feuille pendant le processus de fabrication, soit d'une feuille pré-enduite ou pré-imprégnée avec un coulis de ciment, qui peut être identique ou différent du coulis formant le cœur de la plaque. Dans certains modes de réalisation préférés, la matrice de ciment dans laquelle est noyée la feuille à base de fibres de verre résulte du séchage d'une composition aqueuse à base de ciment comprenant un mélange de liants réactifs ayant la même composition que le mélange de liants réactifs du cœur.
Dans certains modes de réalisation, la feuille à base de fibres de verre est revêtue d'un matériau de type résine sur l'une de ses faces ou sur les deux. Le matériau de type résine peut revêtir soit un seul côté de la feuille à base de fibres de verre, soit ses deux côtés, ce matériau de type résine ayant des propriétés imperméables.
Dans des modes de réalisation particuliers, la feuille à base de fibres de verre n'a pas de protection contre les alcalis. Par rapport aux plaques de ciment conventionnelles, la composition aqueuse à base de ciment selon l'invention a un pH inférieur et, par conséquent, la feuille à base de fibres de verre nécessite un degré inférieur de protection contre les alcalis, voire aucune protection contre les alcalis. Une feuille à base de fibres de qualité inférieure et résistante aux alcalis, ou même une feuille à base de fibres de verre sans protection contre les alcalis, peut donc être utilisée dans la plaque selon l'invention sans que cela n'affecte les performances mécaniques à long terme.
Le procédé de fabrication de la plaque de ciment selon l'invention comprend une étape de mélange d'un coulis de ciment, une étape de versement de ce coulis de ciment sur un convoyeur, dans lequel la première couche de revêtement portée par le convoyeur est recouverte du coulis de ciment, une étape d'extrusion de la première couche de revêtement recouverte du coulis de ciment, une étape de découpe de celle-ci et une étape de séchage.
Dans certains modes de réalisation, avant l'étape d'extrusion, la deuxième couche de revêtement est placée au-dessus du coulis de ciment recouvrant la première couche de revêtement. La première couche de revêtement et la deuxième couche de revêtement sont ensuite extrudées, coupées et séchées.
Dans certains modes de réalisation, avant d'être placée par-dessus le coulis de ciment recouvrant la première couche de revêtement, la deuxième couche de revêtement est recouverte de coulis de ciment. La seconde couche de revêtement peut être placée au-dessus du coulis de ciment recouvrant la première couche soit avec sa face recouverte de coulis de ciment faisant face au coulis de ciment de la première couche de revêtement, soit avec sa face recouverte de coulis de ciment opposée au coulis de ciment de la première couche de revêtement.
est une vue schématique d'un procédé de fabrication d'une plaque de ciment ;
est un tableau des composants utilisés pour fabriquer une plaque de ciment selon l'invention ;
est une vue de coupe d'une plaque de ciment selon l'invention ;
est une vue de coupe de la plaque de ciment selon un mode de réalisation spécifique de l'invention, avec une feuille partiellement enfouie ;
est une vue de coupe de la plaque de ciment selon un autre mode de réalisation de l'invention, avec une feuille partiellement enfouie ;
est une vue de coupe de la plaque de ciment selon le mode de réalisation de la , la feuille étant entièrement enfouie ;
En outre, les plaques de ciment fabriquées selon l'invention peuvent avoir une empreinte carbone réduite en raison de leur composition, et peuvent de ce fait constituer des alternatives plus durables et à faible émission de carbone en comparaison aux plaques de ciment existantes.
Le mélange de liants réactifs comprend entre 15 % en masse et 25 % en masse, de préférence entre 17 % en masse et 20 % en masse, de ciment hydraulique. Le ciment hydraulique peut être n'importe quel type de ciment : CEM I, II, III, IV ou V, tel que défini dans la norme EN 197-1:2000. De préférence, le ciment hydraulique est du ciment Portland (CEM I).
Le mélange de liants réactifs comprend entre 50 % en masse et 65 % en masse, de préférence entre 52 % en masse et 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté. Le sulfate de calcium hémihydraté peut désigner soit le plâtre alpha, soit le plâtre bêta. Le plâtre alpha a une densité apparente plus élevée et une surface spécifique plus faible que le plâtre bêta, ce qui entraîne une demande en eau plus faible pour une maniabilité équivalente.
Le mélange de liants réactifs comprend entre 10 % en masse et 35 % en masse, de préférence entre 15 % en masse et 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane. Le matériau à base de pouzzolane peut être choisi parmi les fumées de silice, les cendres volantes, le métakaolin ou leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation préféré, le mélange de liants réactifs comprend, en matière sèche :
- 17 à 20 % en masse de ciment hydraulique,
- 52 à 63 % en masse de sulfate de calcium hémihydraté, et
- 15 à 30 % en masse de matériau à base de pouzzolane.
La teneur en ciment hydraulique, en sulfate de calcium hémihydraté et en matériau à base de pouzzolane s'élève généralement à au moins 80 % en masse, de préférence à au moins 90 % en masse, plus préférablement à au moins 95 % en masse, encore plus préférablement à au moins 99 % en masse du mélange total de liants réactifs en matière sèche. Dans certains modes de réalisation, le mélange de liants réactifs consiste essentiellement en, ou consiste en, ciment hydraulique, sulfate de calcium hémihydraté et matériau à base de pouzzolane, c'est-à-dire que la composition ne comprend pas d'autres composants agissant comme liant réactif.
Le rapport pondéral entre le sulfate de calcium hémihydraté et le matériau à base de pouzzolane est de préférence inférieur à 2,5.
Le rapport pondéral entre le ciment hydraulique et le matériau à base de pouzzolane est de préférence inférieur à 2. Un tel équilibre entre le ciment hydraulique et le matériau à base de pouzzolane semble contribuer à conserver les propriétés mécaniques et/ou l'étanchéité de la plaque à faible teneur en ciment hydraulique.
La plaque de ciment selon l'invention résulte du durcissement d'une composition aqueuse à base de ciment comprenant, sur la matière sèche totale, entre 20 et 90 % en masse, de préférence entre 25 et 70 % en masse, plus préférentiellement entre 30 et 50 % en masse du mélange de liants réactifs et entre 10 et 80 % en masse, de préférence entre 30 et 75 % en masse, plus préférentiellement entre 50 et 70 % en masse de charges. Il a en effet été constaté que la composition du mélange de liants réactifs utilisé pour la plaque de ciment selon l'invention pouvait permettre de réduire la teneur dudit mélange de liants réactifs dans la plaque tout en conservant des propriétés mécaniques acceptables. La plus faible teneur en ciment dans le mélange de liants réactifs, combinée à une plus faible teneur en mélange de liants réactifs dans la plaque, contribue avantageusement à la fourniture de plaques de ciment ayant une empreinte carbone réduite.
Les charges peuvent être choisies parmi des agrégats tels que le sable, le carbonate de calcium, le calcaire en poudre, la grauwacke, le basalte, la dolomie, la roche volcanique, l'ardoise, et/ou les matériaux recyclés issus de la production des plaques de ciment, ou leurs mélanges, des charges légères telles que l'argile expansée, la perlite expansée hydrophobe, le schiste expansé, les billes de polystyrène, les billes de verre expansé, ou leurs mélanges, et des fibres telles que les fibres de verre, les fibres synthétiques, les fibres naturelles, et leurs mélanges.
Selon l'invention, ces charges sont destinées à être des matériaux quasiment inertes. De tels matériaux quasiment inertes n'ont pas tendance à affecter de manière significative les caractéristiques de prise du mélange de liants réactifs. En particulier, les charges ne créent pas de réaction chimique significative avec le mélange de liants réactifs.