INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En particulier, les données de rayonnement solaire local comportent le rayonnement global horizontal et le rayonnement diffus horizontal. Ces valeurs, pour un même bâtiment 2 pourront varier fortement en fonction de la période considérée. En outre, pour une même période, l’influence d’un rayonnement solaire sur deux locaux aux situations géographiques différentes (e.g. emplacement et/ou orientation) pourra être significativement différente. Ainsi, il est très avantageux d’utiliser dans le cadre de l’invention un modèle de simulation thermique 41 du bâtiment 2 prenant en compte des données de rayonnement solaire local pour la période étudiée (i.e. : période de temps) ou des données représentatives de rayonnement solaire local pour la période étudiée.
Les données de rayonnement solaire local ou les données représentatives de rayonnement solaire local pourront avoir été construites à partir de données historiques locales et de préférence elles sont modélisées à partir de données historiques locales. En effet, les mesures de certaines valeurs de rayonnement sont particulièrement couteuses à obtenir si elles doivent être obtenues pour chacun des bâtiments étudiés.
Alternativement, les données représentatives de rayonnement solaire local ont été obtenues à partir d’au moins un dispositif instrumental ou d’un serveur informatique comportant des données relatives au rayonnement solaire local.
Nous allons maintenant décrire plus en détail différents modes de réalisation d’un procédé de détermination d’une quantité d’énergie thermique fournie à un local 20 d’un bâtiment 2 sur une période donnée selon l’invention.
Comme cela est illustré à la , un procédé de détermination selon l’invention peut comporter une étape de génération 110 d’un modèle de simulation thermique du bâtiment.
Il existe de nombreux outils pour la génération 110 d’un modèle de simulation thermique du bâtiment. De façon préférée, le modèle de simulation thermique du bâtiment 2 est construit à partir d’une solution informatique associant une ou plusieurs bibliothèques dédiées aux éléments nécessaires à la description d'un bâtiment et un module de modélisation permettant de décrire graphiquement le bâtiment 2 étudié en 3D. Ainsi, il est possible de créer des maquettes numériques du bâtiment 2 comportant toutes les informations sur les matériaux, les menuiseries, les équipements et les performances énergétiques.
Au-delà de ces aspects, la génération et l’utilisation d’un modèle de simulation thermique dynamique du bâtiment permettra d’atteindre des résultats bien meilleurs. En effet, il est possible d’utiliser des solutions de modélisation capables d’intégrer en outre les impacts environnementaux et notamment les facteurs associés aux rayonnements lumineux.
De façon préférée, le modèle de simulation thermique 41 du bâtiment 2 utilisé dans le cadre du calcul du coefficient de déperdition thermique du local est un modèle de simulation thermique dynamique pouvant comporter des caractéristiques de masques solaires environnants.
En particulier, le modèle de simulation thermique 41 du bâtiment 2 utilisé dans le cadre du calcul du coefficient de déperdition thermique du local comporte des caractéristiques de composition des parois et des menuiseries. Il peut avantageusement comporter en outre des caractéristiques de débit de renouvellement d’air et/ou de pertes de distribution du réseau de chauffage.
En outre, le modèle de simulation thermique 41 du bâtiment 2 est un modèle de simulation thermique dynamique comportant des caractéristiques concernant l’occupation du bâtiment telles que des horaires d’occupation et/ou un taux d’occupation. Il peut en outre comporter des caractéristiques telles que des usages électriques spécifiques, des consignes de température pour le chauffage ou la climatisation, et/ou des horaires de chauffage ou de climatisation.
Aussi, le modèle de simulation thermique 41 du bâtiment 2 est avantageusement un modèle de simulation thermique dynamique configuré pour prendre en compte les échanges de chaleur entre les locaux 20, 20b d’un même bâtiment 2.
Comme cela est illustré à la , un procédé de détermination selon l’invention pourra comporter avantageusement une étape de calibrage 120 du modèle de simulation thermique du bâtiment. Une telle étape permettra d’augmenter la précision du procédé et donc la valeur de la quantité d’énergie thermique fournie déterminée.
L’étape de calibrage 120 peut être réalisée à partir d’une première période de mesure et d’un algorithme de calibrage, de préférence un algorithme de calibrage bayésien, de sorte que les prédictions de consommations et de températures intérieures, au pas de temps horaire, du modèle de simulation thermique du bâtiment reproduisent au plus proche les mesures.
dans laquelle A est un nombre entier allant de 20 à 105, B est un nombre entier allant de 2 à 10 et y est un nombre entier allant de 10 à 20.
A titre d’exemples de tensioactifs silicone de formule (I), on peut également citer les composés de formule (III) :
H-(OCH 2 CH 2 ) y -(CH 2 ) 3 -[(CH 3 ) 2 SiO] A ’ -(CH 2 ) 3 -(OCH 2 CH 2 ) y -OH (III)
dans laquelle A’ et y sont des entiers allant de 10 à 20.
Les composés de la présente invention qui peuvent être utilisés sont ceux vendus par la société Dow Corning sous les noms DC 5329, DC 7439-146, DC 2-5695 et Q4-3667. Les composés DC 5329, DC 7439-146 et DC 2-5695 sont des composés de formule (II) dans laquelle, respectivement, A est 22, B est 2 et y est 12 ; A est 103, B est 10 et y est 12 ; A est 27, B est 3 et y est 12.
Le composé Q4-3667 est un composé de formule (III) dans laquelle A est 15 et y est 13.
La quantité de tensioactif(s) non ionique(s) dans la composition utilisée dans la présente invention peut être de 0,01 % en poids ou plus, de préférence de 0,05 % en poids ou plus, et de manière davantage préférée de 0,1 % en poids ou plus, par rapport au poids total de la composition.
D’autre part, la quantité de tensioactif(s) non ionique(s) dans la composition utilisée dans la présente invention peut être de 5 % en poids ou moins, de préférence de 3 % en poids ou moins, et de manière davantage préférée de 1 % en poids ou moins, par rapport au poids total de la composition.
La quantité de tensioactif(s) non ionique(s) dans la composition utilisée dans la présente invention peut être comprise entre 0,01 % et 5 % en poids, de préférence entre 0,05 % et 3 % en poids, et de manière davantage préférée entre 0,1 % et 1 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
[Autres ingrédients]
La composition selon la présente invention peut comprendre au moins un monoalcool qui se présente sous la forme d’un liquide à température ambiante (25°C), tel qu’un monoalcool linéaire ou ramifié comprenant de 1 à 6 atomes de carbone, par exemple l’éthanol, le propanol, le butanol, l’isopropanol, l’isobutanol, le pentanol et l’hexanol.
La quantité de monoalcool(s) dans la composition selon la présente invention peut être de 0,01 % en poids ou plus, de préférence de 0,1 % en poids ou plus, et de manière davantage préférée de 1 % en poids ou plus, par rapport au poids total de la composition.
D’autre part, la quantité de monoalcool(s) dans la composition selon la présente invention peut être inférieure ou égale à 15 % en poids, de préférence inférieure ou égale à 10 % en poids, et de manière davantage préférée inférieure ou égale à 5 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
Ainsi, la quantité de monoalcool(s) dans la composition selon la présente invention peut être comprise entre 0,01 % et 15 % en poids, de préférence entre 0,1 % et 10 % en poids, et de manière davantage préférée entre 1 % et 5 % en poids, par rapport au poids total de la composition.
La composition selon la présente invention peut contenir au moins un agent de correction du pH.
Comme agent de correction du pH, on peut utiliser au moins un agent acidifiant et/ou au moins un agent basifiant (agent alcalin).
L’électrolyte polymère apporte un grand avantage en termes de sécurité puisqu’il évite l’utilisation de solvants potentiellement dangereux en cas de surchauffe. De telles batteries peuvent ainsi travailler à de hautes températures sans risques d’explosion. Toutefois, les électrolytes polymères généralement utilisés tels que le POE de haute masse moléculaire dopé au sel de lithium, ont une faible conductivité ionique à température ambiante, leur température de fonctionnement doit donc être maintenue relativement élevée (typiquement entre 70 et 100°C). Or, à ces températures, le POE devient un liquide visqueux et perd sa stabilité dimensionnelle.
Les axes de recherche principaux visent par conséquent à modifier l’électrolyte polymère pour obtenir des tenues mécaniques améliorées et des conductivités ioniques maintenues à plus basses températures.
En particulier, Porcarelli et al. ( Electrochimica Acta , 2017 , 241, 526-534) décrit des électrolytes polymères de type polyuréthanes obtenus selon un procédé de polycondensation en plusieurs étapes à partir du diisocyanate d’isophorone, de polyéthylène glycol, et d’un diol anionique fonctionnalisé avec une fonction ester et un anion imidure de sulfonyl(trifluorométhylsulfonyl). Afin d’améliorer les propriétés mécaniques et de conduction ionique du matériau polymère obtenu, celui-ci est ensuite fonctionnalisé avec une fonction réticulable de type méthacrylate puis réticulé par irradiation UV pour former un film qui est ensuite imprégné de carbonate de propylène pour former un électrolyte polymère gélifié. Toutefois, la résistance au cyclage de l’électrolyte polymère obtenu ne donne pas entière satisfaction dans la mesure où une baisse de la capacité est observée au-delà de 10 cycles.
Ainsi, le but de la présente invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur précité et de fournir une batterie au lithium, et en particulier une batterie Lithium-Métal-Polymère (LMP) présentant une bonne stabilité au cyclage (i.e. capable de fonctionner sur un grand nombre de cycles). En effet, le développement grandissant des véhicules électriques nécessite de pouvoir disposer de batteries de plus en plus performantes, en termes de cyclabilité.
Le but de l’invention est atteint par le procédé de fonctionnement d’une batterie au lithium qui va être décrit ci-après.
Les inventeurs de la présente demande ont en effet découvert de façon surprenante qu’il était possible de différencier la température de charge et la température de décharge pendant le fonctionnement d’une batterie au lithium afin d’améliorer sa résistance au cyclage (également dénommée ci-après cyclabilité), tout en garantissant l’utilisation d’un électrolyte polymère présentant de bonnes propriétés de conduction ionique et mécaniques.
La présente invention a ainsi pour premier objet un procédé de fonctionnement d’une batterie au lithium choisie parmi les batteries au lithium à électrolyte solide ou quasi solide, ladite batterie au lithium comportant au moins une électrode positive, au moins un électrolyte solide ou quasi solide, et au moins une électrode négative, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins les étapes suivantes : i) une étape de charge de la batterie au lithium à une température de charge T C (en °C), et ii) une étape de décharge de la batterie au lithium à une température de décharge T D (en °C), caractérisé en ce que la température de charge T C (en °C) est strictement supérieure à la température de décharge T D (en °C).
Grâce à la mise en œuvre d’une température de charge T C supérieure à la température de décharge T D (T C > T D ) (cf. étapes i) et ii) du procédé conforme à l’invention), il est observé une amélioration de la cyclabilité. Cette solution est facile à mettre en œuvre contrairement aux solutions de l’art antérieur qui visent à élaborer de nouvelles matières actives d’électrode positive et/ou de nouveaux matériaux d’électrolyte polymère.
Etapes i) et ii)
Dans la présente invention, la température de charge T C (respectivement la température de décharge T D ) est mesurée avec un thermocouple d’une étuve vendue sous la dénomination commerciale UNE500 par la société MEMMERT.
La température de charge T C (respectivement la température de décharge T D ) représente la température appliquée pendant le fonctionnement de la batterie pendant la charge (respectivement pendant la décharge).
Lors de la décharge de la batterie, le lithium désinséré de l’électrode négative sous forme ionique Li + migre à travers l’électrolyte polymère conducteur ionique et vient s’intercaler dans le matériau actif de l’électrode positive. Le passage de chaque ion Li + dans le circuit interne de la batterie est exactement compensé par le passage d’un électron dans le circuit externe, générant ainsi un courant électrique.
Lors de la charge de la batterie, l’électrode négative va insérer du lithium dans le matériau la constituant, et l’électrode positive va libérer du lithium.
Les étapes i) et ii) du procédé de l’invention représentent un processus de charge-décharge, également appelé cyclage de la batterie au lithium.
Dans un mode de réalisation préféré, la différence entre la température de charge T C lors de l’étape i) et la température de décharge T D lors de l’étape ii) (i.e. T C - T D ) est d’au moins 5°C environ, de façon particulièrement préférée d’au moins 7°C environ, et de façon plus particulièrement préférée d’au moins 10°C environ. En dessous d’un écart de 5°C, la résistance au cyclage n’est pas suffisante.
Selon une forme de réalisation de l’invention, la différence entre la température de charge T C lors de l’étape i) et la température de décharge T D lors de l’étape ii) (i.e. T C - T D ) est d’au plus 50°C environ, de façon particulièrement préférée d’au plus 40°C environ, de façon plus particulièrement préférée d’au plus 30°C environ, et de façon encore plus particulièrement préférée d’au plus 20°C environ. En dessus d’un écart de 50°C, le procédé devient plus difficile à mettre en œuvre (chauffage de la batterie au cours de la charge et refroidissement au cours de la décharge).
Amphopropionates d'alkyle Des exemples non limitatifs d'amphopropionates incluent le cocoamphopropionate, le caprylamphopropionate, le cornamphopropionate, le caproamphopropionate, l'oléoamphopropionate, l'isostéaroamphopropionate, le stéaroamphopropionate, le lauroamphopropionate, leurs sels et un mélange de ceux-ci.
Composés gras Les composés gras convenables, s'ils sont présents, incluent ou peuvent être choisis parmi les huiles, les huiles minérales, les alcanes (paraffines), les alcools gras, les acides gras, les dérivés d'alcools gras, les dérivés d'acides gras, les esters d'alcools gras, les acides gras hydroxy-substitués, les cires, les composés triglycérides, la lanoline, et un mélange de ceux-ci. De préférence, le composé gras comprend un triglycéride, tel que les triglycérides en C 10 -C 18 , les triglycérides capryliques/capriques, ou un mélange de ceux-ci. Dans certains cas, le composé gras comprend au moins deux éléments parmi les triglycérides, l'isononanoate d'isononyle et l'huile de glycine soya (soya)/huile de glycine soja.
Alcools gras Les alcools gras convenables, s'ils sont présents, incluent ceux ayant un groupe gras avec une chaîne carbonée de plus de 8 atomes de carbone, 8 à 50 atomes de carbone, 8 à 40 atomes de carbone, 8 à 30 atomes de carbone, 8 à 22 atomes de carbone, 12 à 22 atomes de carbone ou 12 à 18 atomes de carbone, y compris toutes les plages et sous-plages intermédiaires. Dans certains cas, le groupe gras des alcools gras a une chaîne carbonée de 10 à 20 atomes de carbone ou de 10 à 18 atomes de carbone. Les alcools gras peuvent être choisis parmi les éthers de polyéthylène glycol, tels que ceux ayant un groupe alcool gras avec une chaîne de carbone de 12 à 16 ou de 12 à 14 atomes de carbone.
La portion alcool gras est de préférence hydrogénée (par exemple, stéaryle, lauryle, cétyle, cétéaryle) ; toutefois, l'alcool gras peut contenir une ou plusieurs doubles liaisons (par exemple, oléyle). Des exemples non limitatifs d'alcools gras incluent l'alcool décylique, l'alcool undécylique, l'alcool dodécylique, l'alcool myristylique, l'alcool laurique, l'alcool cétylique, l'alcool stéarylique, l'alcool cétéarylique (alcool cétylique et alcool stéarylique), l'alcool isostéarylique, l'alcool isocétylique, l'alcool béhénylique, le linalool, l'alcool oléylique, le cis-4-t-butylcyclohexanol, l'alcool isotridécylique, l'alcool myricylique et un mélange de ceux-ci. Dans certains cas, les alcools gras comprennent au moins un des éléments suivants ou peuvent être choisis parmi l'alcool myristylique, l'alcool laurique, l'alcool cétylique, l'alcool stéarylique, l'alcool cétéarylique, l'alcool isostéarylique, l'alcool oléylique, l'alcool isotridécylique et un mélange de ceux-ci.
L'alcool gras peut être saturé ou insaturé. Des exemples d'alcools gras liquides saturés peuvent être ramifiés et contiennent facultativement dans leur structure au moins un cycle aromatique ou non aromatique. Dans certains cas, cependant, les alcools gras sont acycliques. Des exemples non limitatifs d'alcools gras liquides saturés incluent l'octyldodécanol, l'alcool isostéarylique et le 2-hexyldécanol.
Des exemples d'alcools gras liquides insaturés peuvent inclure dans leur structure au moins une double ou triple liaison. Par exemple, les alcools gras peuvent inclure plusieurs doubles liaisons (telles que 2 ou 3 doubles liaisons), qui peuvent être conjuguées ou non conjuguées. Les alcools gras insaturés peuvent être linéaires ou ramifiés et peuvent être acycliques ou inclure dans leur structure au moins un cycle aromatique ou non aromatique. Les alcools gras insaturés liquides peuvent inclure ou être choisis parmi l'alcool oléylique, l'alcool linoléylique, l'alcool linolénique et l'alcool undécylénique.
Les alcools gras peuvent être des alcools gras alcoxylés, par exemple, ayant environ 1 à environ 100 moles d'un oxyde d'alkylène par mole d'alcool gras alcoxylé. Par exemple, les alcools gras alcoxylés peuvent être alcoxylés avec environ 1 à environ 80 moles, environ 2 à environ 50, environ 5 à environ 45 moles, environ 10 à environ 40 moles, ou 15 à environ 35 moles, incluant toutes les plages et sous-plages intermédiaires, d'un oxyde d'alkylène par mole d'alcool gras alcoxylé.
Comme exemples d'alcools gras alcoxylés, le stéareth (par exemple, le stéareth-2, le stéareth-20 et le stéareth-21), le laureth (par exemple, le laureth-4 et le laureth-12), le céteth (par exemple, le céteth-10 et le céteth-20) et le cétéareth (par exemple, le cétéareth-2, le cétéareth-10 et le cétéareth-20) sont cités. Dans au moins un cas, les un ou plusieurs alcools gras alcoxylés incluent le stéareth-20. Dans certains cas, les un ou plusieurs alcools gras alcoxylés peuvent être exclusivement le stéareth-20.
D'autres dérivés d'alcools gras qui peuvent, facultativement, être convenables incluent l'éther de méthyle et de stéaryle ; l'éther de 2-éthylhexyle et de dodécyle ; l'acétate de stéaryle ; le propionate de cétyle ; la série de composés céteth, tels que céteth-1 à céteth-45, qui sont des éthers d'éthylène glycol de l'alcool cétylique, où la désignation numérique indique le nombre de fractions éthylène glycol présentes ; la série de composés stéareth tels que stéareth-1 à 10, qui sont des éthers d’éthylène glycol de l'alcool stéarethique, où la désignation numérique indique le nombre de fractions éthylène glycol présentes ; cétéareth-1 à cétéareth-10, qui sont des éthers d’éthylène glycol de l'alcool cétéarethique, à savoir un mélange d'alcools gras contenant principalement de l'alcool cétylique et de l'alcool stéarylique, où la désignation numérique indique le nombre de fractions éthylène glycol présentes ; les éthers alkyliques en C 1 -C 30 des composés céteth, stéareth et cétéareth décrits ci-dessus ; les éthers de polyoxyéthylène d'alcools ramifiés tels que l'alcool octyldodécylique, l'alcool dodécylpentadécylique, l'alcool hexyldécylique et l'alcool isostéarylique ; les éthers de polyoxyéthylène d’alcool béhénylique ; les éthers PPG tels que l'éther stéarétique PPG-9, l'éther stéarylique PPG-11, l'éther cétylique PPG-8 et l'éther cétylique PPG-10 ; et leurs mélanges.
Acides gras Dans certains cas, les composés gras peuvent être choisis parmi les acides gras, les dérivés d'acides gras, les esters d'acides gras, les acides gras hydroxyl-substitués et les acides gras alcoxylés. Les acides gras peuvent être des acides à chaîne linéaire ou ramifiée et/ou peuvent être saturés ou insaturés. Des exemples non limitatifs d'acides gras incluent les diacides, les triacides et d'autres acides multiples ainsi que les sels de ces acides gras. Par exemple, l'acide gras peut facultativement inclure ou être choisi parmi l'acide laurique, l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide béhénique, l'acide arachidonique, l'acide oléique, l'acide isostéarique, l'acide sébacique, et un mélange de ceux-ci. Dans certains cas, les acides gras sont choisis dans le groupe consistant en l'acide palmitique, l'acide stéarique et un mélange de ceux-ci.
Des exemples non limitatifs d'esters de polyglycérol d'acides gras incluent ceux de la formule suivante :
dans laquelle la valeur moyenne de n est d'environ 3 et R 1 , R 2 et R 3 peuvent chacun indépendamment être une fraction acide gras ou un atome d'hydrogène, à condition qu'au moins un des R 1 , R 2 et R 3 soit une fraction acide gras. Par exemple, R 1 , R 2 et R 3 peuvent être saturés ou insaturés, linéaires ou ramifiés, et ont une longueur de C 1 -C 40 , C 1 -C 30 , C 1 -C 25 , ou C 1 -C 20 , C 1 -C 16 , ou C 1 -C 10 .
Les dérivés d'acides gras sont définis ici pour inclure les esters d'acides gras des alcools gras tels que définis ci-dessus, les esters d'acides gras des dérivés d'alcools gras tels que définis ci-dessus lorsque ces dérivés d'alcools gras ont un groupe hydroxyle estérifiable, les esters d'acides gras d'alcools autres que les alcools gras et les dérivés d'alcools gras décrits ci-dessus, les acides gras hydroxy-substitués, et un mélange de ceux-ci. Des exemples non limitatifs de dérivés d'acides gras incluent l'acide ricinoléique, le monostéarate de glycérol, l'acide 12-hydroxystéarique, le stéarate d'éthyle, le stéarate de cétyle, le palmitate de cétyle, le stéarate d'éther cétylique de polyoxyéthylène, le stéarate d'éther stéarylique de polyoxyéthylène, le stéarate d'éther laurique de polyoxyéthylène, le monostéarate d'éthylèneglycol, le monostéarate de polyoxyéthylène, le distéarate de polyoxyéthylène, le monostéarate de propylèneglycol, le distéarate de propylèneglycol, le distéarate de triméthylolpropane, le stéarate de sorbitan, le stéarate de polyglycéryle, le sébacate de diméthyle, le cocoate de PEG-15, le stéarate de PPG-15, le monostéarate de glycéryle, le distéarate de glycéryle, le tristéarate de glycéryle, le laurate de PEG-8, l’isostéarate de PPG-2, le laurate de PPG-9, et un mélange de ceux-ci. Ceux préférés pour une utilisation ici sont le monostéarate de glycérol, l'acide 12-hydroxystéarique et un mélange de ceux-ci.
Cires Les composés gras peuvent, dans certains cas, inclure ou être choisis parmi une ou plusieurs cires. Des exemples non limitatifs de cires dans cette catégorie incluent par exemple la cire synthétique, la cérésine, la paraffine, l'ozokérite, les cires de polyéthylène, le beurre d'illipé, la cire d'abeille, la carnauba, la microcristalline, la lanoline, les dérivés de lanoline, la candelilla, le beurre de cacao, la cire de gomme-laque, le spermaceti, la cire de son, la cire de capok, la cire de canne à sucre, la cire de montan, la cire de baleine, la cire de baies, la cire de fleurs d'acacia, les cires végétales (telles que les cires de graines de tournesol ( helianthus annuus ), de carnauba, de candelilla, d'ouricury ou de Japon ou les cires de fibre de liège ou de canne à sucre), ou un mélange de celles-ci.