INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La structure multicouche est destinée à former une cellule photovoltaïque tandem à deux terminaux. La mono-couche de molécules auto-assemblées présente une épaisseur inférieure ou égale à 10 nm. La mono-couche de molécules auto-assemblées est à l’interface de la couche absorbante de pérovskite de la sous-cellule supérieure et de la jonction à effet tunnel. La mono-couche de molécules auto-assemblées est en contact direct avec la couche absorbante de pérovskite de la sous-cellule supérieure. La mono-couche de molécules auto-assemblées est en contact direct avec la couche inférieure ou la couche supérieure de la jonction à effet tunnel. La mono-couche de molécules auto-assemblées provient d’une réaction d’hydrosilylation avec les liaisons silicium-hydrogène à la surface de la couche de silicium dopé hydrogéné, éventuellement amorphe, microcristallin, nanocristallin, nanocristallin oxygéné hydrogéné ou nc-SiCx : H sous-jacente. La couche sous-jacente constitue l’une de la couche inférieure et de la couche supérieure de la jonction à effet tunnel. Les molécules auto-assemblées forment des liaisons covalentes silicium - carbone avec les atomes de silicium sous-jacents. Les liaisons covalentes sont formées par hydrosilylation. Le premier composé précurseur et le deuxième composé précurseur de la mono-couche de molécules auto-assemblées sont définis respectivement par les formules P.I ou P.II et P.III à P.VI correspondant respectivement aux molécules des premiers fragments de formule I ou II et des deuxièmes fragments de formules III à VI. La couche de type n de la jonction à effet tunnel est une couche de silicium comprenant entre 10 e 19 at/cm3 et 10 e 21 at/cm3 de phosphore. La couche de type p de la jonction à effet tunnel est une couche de silicium comprenant entre 10 e 19 at/cm3 et 10 e 20 at/cm3 de bore. La mono-couche de molécules auto-assemblées constitue la totalité de la couche supérieure de la jonction à effet tunnel. La couche de transport de charges est conforme à la morphologie de la surface du silicium de la jonction à effet tunnel. La surface du silicium est globalement plane et ladite mono-couche est également globalement plane. La surface du silicium est obtenue par polissage CMP (rugosité La couche inférieure de la jonction à effet tunnel est formée par dépôt PECVD par exemple pour le silicium microcristallin hydrogéné sur la sous-cellule inférieure de la structure multicouche. La couche inférieure et/ou la couche supérieure en silicium de la jonction à effet tunnel présente chacune une épaisseur comprise entre 10 et 100 nm. La couche de pérovskite est déposée sur une épaisseur comprise entre 200 et 1000 nm par voie chimique humide (procédés spin coating ou impression). La couche de pérovskite est déposée par voie sèche par dépôt sous vide ou par voie mixte (évaporation de PbI2 puis imprégnation par voie liquide des précurseurs de pérovskite). La sous-cellule inférieure à base de silicium comprend des couches de passivation en silicium amorphe hydrogéné non dopé ou en oxyde de silicium.
Le terme « pérovskite » dans le présent document fait référence à la « structure pérovskite » et non spécifiquement au matériau pérovskite CaTiO3. Aux fins de la présente description, « pérovskite » comprend et désigne de préférence tout matériau qui a le même type de structure cristalline que l'oxyde de calcium-titane et les matériaux dans lesquels le cation divalent est remplacé par deux cations monovalents séparés. La structure pérovskite présente en général une stœchiométrie de type AMX3, où « A » et « M » sont des cations et « X » est un anion.
Les cations « A » et « M » peuvent avoir des charges différentes et dans le minéral de pérovskite d'origine (CaTiO3), le cation A est divalent et le cation M est tétravalent.
Les formules de pérovskite englobent des structures ayant un, deux, trois ou quatre cations, qui peuvent être identiques ou différents, et/ou un ou deux des anions et / ou des atomes de métal qui portent deux ou trois charges positives.
En outre le matériau de pérovskite organique-inorganique présente une structure de pérovskite de l'une des formules suivantes :
A1A2A3A4MX3, A1A2A3MX3, A1A2MX4 ; A1MX3 ; A1A2N2 / 3X4 ; A1N2 / 3X3 ; BN2 / 3X4 ; A12NMX6 ; BMX4, où
Selon une variante, des courbes isothermes à une température de 55°C et/ou 85°C sont définies.
L’ensemble des modes de réalisation préférés ainsi que l’ensemble des avantages du dispositif selon l’invention se transposent mutatis mutandis aux procédés et inversement. Les différents modes de réalisation peuvent être pris en combinaison ou considérés isolément.
, la est une vue en perspective d’un mode de réalisation du dispositif de mesure des températures ;
, la est une vue en coupe du dispositif de la ;
, la est une vue en perspective du dispositif de la en position de mesure ;
, la montre une vue en coupe du positionnement de sondes dans un aliment ;
, la est un graphique montrant les mesures de températures prises par le dispositif.
L’invention propose un dispositif de mesure de températures d’un aliment en cuisson. Le dispositif comprend une interface de fixation du dispositif à une surface de cuisson de l’aliment, une pluralité de sondes de températures, espacées les unes des autres, et un support des sondes de températures, le support étant apte à déplacer ensemble les sondes de températures vers une position de mesure des températures, selon une direction oblique par rapport à la surface de cuisson. L’invention permet de mesurer de manière précise des températures au sein de l’aliment grâce à un mouvement unique et coordonné des sondes.
La est une vue en perspective d’un mode de réalisation du dispositif 10 de mesure de températures d’un aliment. En particulier, le dispositif 10 permet la mesure de températures de l’aliment en cuisson, sur une surface (ou plaque) de cuisson dans un four de cuisson. Notamment, le dispositif 10 permet de mesurer des températures d’aliments sur une surface de cuisson en mouvement dans le four. Le dispositif 10 est apte à supporter les hautes températures du four sans subir de déformations – jusqu’à 300°C ou au-delà. L’invention trouve en particulier application dans le domaine de la boulangerie. L’aliment est par exemple du pain, notamment des pains à hamburger.
Le dispositif 10 comprend une pluralité de sondes 12 de températures. Les sondes 12 peuvent être disposées dans un plan vertical (en considérant le dispositif 10 en mode opératoire). L’avantage d’une telle disposition est de pouvoir prendre des mesures dans l’aliment en plusieurs points verticalement, selon la propagation de la chaleur du four au sein de l’aliment (de haut en bas et de bas en haut). Les sondes peuvent être espacées les unes des autres dans le plan vertical. Ceci permet de mesurer la température en plusieurs points au sein de l’aliment, selon la hauteur de l’aliment et selon la propagation de la chaleur dans l’aliment. Les sondes sont pourvues chacune d’une zone de mesure 14 de températures – une zone unique de mesure de températures. Les mesures prises par la zone de mesure 14 de chaque sonde 12 ne sont pas influencées par la conduction thermique le long des sondes. Les sondes de mesure 12 sont indépendantes les unes des autres et il n’y a pas d’interférence (propagation de chaleur par l’enveloppe des sondes, potentiellement métallique). Également, les sondes 12 portant chacune une zone de mesure, elles ont alors un diamètre très faible ne nuisant pas à l’intégrité de l’aliment et offrant une meilleure réactivité car présentant une inertie moindre. Les sondes 12 sont par exemple sous la forme d’une aiguille rectiligne, avec à l’une des pointes, la zone de mesure 14 qui est introduite dans l’aliment. Les sondes 12 peuvent être des thermocouples. Les sondes 12 ont par exemple un diamètre entre 0,5 mm et 1,5 mm. Les zones de mesure 14 sont de préférence selon un axe vertical 16 (en considérant le dispositif 10 en mode opératoire) et inclus dans le plan vertical mentionné ci-dessus. Ceci permet de disposer les zones de mesure 14 de températures les unes au-dessus des autres – en considérant le dispositif 10 en mode opératoire – et ainsi de mesurer l’évolution de la température le plus au centre possible de l’aliment, à différentes profondeurs.
Le dispositif 10 peut comprendre un support 18 des sondes de températures. Le support 18 est apte à déplacer ensemble les sondes 12 de températures vers une position de mesure des températures, selon une direction oblique par rapport à la surface de cuisson. En d’autres termes, la surface de cuisson définit un plan sensiblement horizontal (selon le dispositif 10 en mode opératoire, dans le four de cuisson) et le support 18 permet un déplacement unique de toutes les sondes en même temps dans l’aliment. Le déplacement des sondes n'est pas perpendiculaire ni parallèle à la surface de cuisson. La direction de déplacement n’est ni verticale ni horizontale. La direction de déplacement est selon un angle non nul par rapport à la verticale et l’horizontale. Ainsi toutes les sondes ont un mouvement coordonné lors de leur introduction – ce qui permet de garder l’intégrité de l’aliment. En outre, la direction oblique de déplacement des sondes évite le positionnement du dispositif 10 au-dessus de l’aliment mais de côté ; le dispositif 10 n’entrave donc pas l’expansion de l’aliment durant la cuisson.
Le support 18 peut être mobile dans le plan contenant les sondes. Plus spécifiquement, le support 18 est mobile dans le plan vertical contenant les sondes 12. Ceci permet d’introduire les sondes dans l’aliment sans endommager l’aliment – et donc sans nuire à son aspect extérieur – et d’ajuster la position des zones de mesure 14 aux emplacements souhaités dans l’aliment. Le support 18 est mobile entre une position rétractée (visible sur la ), dans laquelle les sondes sont en dehors de l’aliment et une position de mesure des températures (visible sur la ), dans laquelle les sondes sont dans l’aliment.
Les sondes 12 peuvent être réglables en position par rapport au support 18, favorisant la précision des mesures de températures. Le support 10 permet un maintien précis en place des sondes 12 au sein du dispositif 10 et les unes par rapport aux autres, de préférence de manière parallèle, de sorte à pouvoir faire des mesures précises et de façon répétable. En particulier, le support 10 permet le maintien précis en place des zones de mesure 14 des sondes 12 selon l’axe vertical 16. Ceci permet de bien connaître l’emplacement des zones de mesure 14 afin de les positionner au mieux dans l’aliment. Les sondes 12 peuvent être supportées par le support 18 à l’aide de fourreaux 20 (par exemple). Un ou plusieurs fourreaux 20 permettent le maintien des sondes 12 par le support 18 – ainsi que le réglage en position des sondes 12. A titre d’exemple sur la , la sonde 12 la plus haute est maintenue par deux fourreaux 20 au support 18. Les fourreaux 20 permettent une bonne orientation des sondes vers l’aliment. Les fourreaux 20 peuvent être fixés au support par des organes de fixation telles qu’une ou plusieurs vis au travers de trous 22 du support.
Le support 18 peut supporter un nombre variable de sondes 12. Le nombre de sondes 12 est adapté à l’aliment, en particulier sa taille. Par exemple, le support 18 peut supporter quelques sondes 12 pour des aliments de petite taille ; le support 18 peut supporter jusque douze sondes ou plus pour des aliments de plus grande taille. Les sondes 12 sont espacées les unes des autres d’un espace 24 dont la grandeur dépend des mesures à faire et de l’aliment. Par exemple, un espace 24 entre les sondes 12 – ou plus exactement, entre les zones de mesure 14 – compris entre 3 et 10 mm, de préférence de 5 mm peut être choisi. Un tel espacement est un compromis entre la proximité des sondes 12 et le nombre de sondes 12 que l’on souhaite utiliser.
L’avantage principal des emballages souples est leur légèreté. Les accumulateurs Li-ion avec les plus grandes densités d’énergie comportent de ce fait un emballage souple.
Dans le développement et la fabrication des batteries lithium-ion, chaque profil/nouvelle demande, quels que soient les acteurs du marché, nécessite des dimensionnements précis (architectures électriques série/parallèle, mécaniques, thermiques…) pour concevoir de manière optimale un pack batterie performant et sûr.
Il est connu, notamment pour augmenter les densités d’énergie, de réaliser des pack-batterie par empilement d’accumulateurs à emballage souple, les bornes de sortie des électrodes (languettes ou « tabs ») étant reliées électriquement en série ou en parallèle les unes avec les autres.
Par ailleurs, les accumulateurs doivent parfois être mis en compression mécanique, afin de maximiser leur durée de vie.
En effet, il est également connu qu’une bonne maitrise d’une force de compression appliquée aux cellules électrochimiques apporte un gain en durée de vie des cellules et du pack-batterie afférent.
Il est également connu qu’il existe une force de compression optimale pour les cellules permettant de maximiser leur durée de vie. Si la force de compression est réduite de 50% par rapport à la force de compression optimale, on constate généralement une hausse du vieillissement de l’ordre également de 50%.
De fait, une compression appliquée sur la plus grande surface active d’une cellule électrochimique limite la délamination de ses couches internes (électrodes, séparateur, couches actives) et donc permet un gain significatif de performances en durée de vie et en fonctionnement nominal.
Selon la forme des accumulateurs, la compression à appliquer revêt plus ou moins d’importance. Dans le cas d’accumulateur à géométrie prismatique avec un emballage souple, il s’avère que la compression peut être primordiale.
Usuellement, la compression est appliquée au moyen de tirants mécaniques qui sont agencés autour des différents accumulateurs empilés par groupe. Le couple de serrage appliqué aux tirants détermine la force de compression appliquée sur les cellules.
Un inconvénient majeur des tirants mécaniques est qu’il est très difficile de maîtriser la force de compression au cours du fonctionnement des accumulateurs du pack-batterie, ainsi qu’au cours de leur vieillissement. En effet, lors de la charge et de la décharge des accumulateurs, et lors de leur vieillissement, ceux-ci ont tendance à subir des variations de volume par gonflement/dégonflement des cellules.
Ce phénomène de gonflement des cellules s’accentue avec leur vieillissement, ce qui entraîne une forte hausse de la force de compression à appliquer. De fait, cela dégrade la durée de vie des cellules et induit un surdimensionnement mécanique et de matière active.
Ainsi, de manière générale, usuellement, pour compenser cette dégradation prévisible, les fabricants conçoivent un pack-batterie surdimensionné pour assurer une performance déterminée en fin de vie. Par exemple, pour une performance en fin de vie d’un pack à 10Ah, typiquement au bout de 10ans, les concepteurs dimensionnent initialement un pack-batterie de 12Ah. Autrement dit, ils prévoient une marge de l’ordre de 20% pour compenser le vieillissement des cellules.
Une autre difficulté inhérente à un assemblage par empilement d’accumulateurs souples est de pouvoir assurer des liaisons électriques fiables entre les bornes d’électrodes (languettes ou « tabs ») des différents accumulateurs empilés sans trop augmenter le poids, ni la complexité de l’assemblage en lui-même
Généralement, les languettes d'électrode sont connectées les unes aux autres à l'aide de fils, de plaques ou de busbars par soudage. Pour cette raison, les languettes d'électrode sont partiellement pliées, et les plaques ou les busbars sont connectées aux parties pliées des autres languettes d'électrode par soudage, ce qui peut être complexe.
Enfin, cet assemblage par soudage supprime toute possibilité de remplacer un accumulateur défectueux par un autre au sein de l’empilement ou alors au prix d’un coût déraisonnable.
Plusieurs solutions sont décrites dans la littérature pour réaliser des modules de batterie à empilement d’accumulateurs à emballage souple avec liaisons électriques entre leurs bornes ou pôles.
Le brevet US9023504B1 décrit un module de batterie avec des espaceurs agencés individuellement entre deux accumulateurs adjacents, chaque espaceur comprenant une partie de base en contact surfacique avec l’emballage souple d’un accumulateur, une partie d'aile faisant saillie de la partie de base venant recouvrir au moins partiellement les bords longitudinaux de deux accumulateurs adjacents et enfin une partie de fixation destinée à coupler mécaniquement l’espaceur à un espaceur adjacent. Un tel module présente de nombreux inconvénients. Tout d’abord, tel que dimensionné et agencé, chacun des espaceurs ne protège véritablement un accumulateur que sur une partie de son épaisseur. De plus, compte tenu de la forme de ces espaceurs, il n’y a pas de protection de la partie haute ni de la tranche en partie basse de l’accumulateur. Cela peut être très préjudiciable, sachant qu’en général, l’emballage souple d’un accumulateur est de faible épaisseur, le plus souvent inférieur à 0,2mm. D’autre part, ce brevet US9023504B1 ne prend pas en considération la liaison électrique à prévoir au niveau des languettes (bornes) de l’accumulateur. Ainsi, il n’y a ni mise en position, ni mise en pression des languettes pouvant permettre un mode de connexion électrique favorable des accumulateurs entre eux pour réaliser un assemblage en modules de batterie.
Le brevet EP1834365B1 divulgue un module de batterie à empilement d’accumulateurs à emballage souple, dont les bornes (languettes) sont mises en contact et reliées électriquement entre elles au moyen de boulons qui les traversent. Un tel module présente également de nombreux inconvénients. Il est tout d’abord nécessaire de réaliser au préalable un perçage de chacune des languettes, avec probablement un minimum de précision, ce qui n’est pas aisé compte-tenu de leur épaisseur. En outre, le contact électrique entre languettes est proportionnel à l’effort procuré par le couple de serrage d’un boulon. Ce couple est à doser précisément pour ne pas déformer chacune des plaques de fermeture en face avant et face arrière du module. Enfin, l’effort de mise en compression des languettes par ce serrage de boulons est localisé principalement dans la partie haute du module, i.e. dans la zone des connexions électriques entre languettes.
Le brevet CN105226320B décrit un module de batterie à empilement dans lequel chaque accumulateur est logé dans un support avec ses bornes (languettes) assemblées par soudage à des plots portés par le support. Les inconvénients d’un tel module sont également nombreux. A l’assemblage du module, c’est-à-dire des différents supports d’accumulateurs entre eux, on constate qu’il n’y a pas de mise en compression localisée au niveau des connexions électriques Il y a un montage avec mise en compression des différents étages constitués chacun par un support avec son accumulateur, par l’insertion de longues tiges filetées au travers de fixations de chaque support, chaque fixation étant espacée d’une pièce formant entretoise pour maintenir une épaisseur constante après serrage du module. Cet assemblage nécessite un grand nombre de référence de pièces le plus souvent métalliques qui augmentent considérablement la masse totale du module, et donc nuisent à la densité massique du module.
La demanderesse a également proposé dans la demande de brevet déposée le 15 octobre 2020 sous le n° FR2010587, un module de batterie comprenant une pluralité de supports individuels empilés les uns sur les autres et dans chacun desquels est logé un accumulateur à emballage souple, avec un assemblage mécanique des supports individuels entre eux par des moyens de clipsage/encliquetage positionnés sur les bords longitudinaux de chaque support individuel. Cette solution est intéressante dans bon nombre de configurations. Cependant, dans certaines configurations d’accumulateurs, la tenue mécanique des moyens de clipsage/encliquetage peut ne pas être suffisante ou au prix d’un surdimensionnement. Également, dans certains environnements contraignants en termes d’espace, il s’avère important de rendre apparent à minima toutes les pièces de fixation entre supports d’accumulateurs car cela peut présenter un risque d’accrochage voire de destruction par les autres pièces mécaniques autour. Or, les moyens de clipsage/encliquetage ne répondent pas à cette possibilité.
Il existe ainsi un besoin d’améliorer les modules de batterie à empilement d’accumulateurs à emballage souple, notamment afin de pallier les inconvénients précités.
De préférence, la phase de haut refroidissement s’achève lorsque la puissance thermique dissipée par la batterie atteint le palier de la puissance de refroidissement du dispositif de refroidissement.
On maximise ainsi la période pendant laquelle la puissance de rechargement est maximale, ce qui permet de minimiser la durée du procédé de rechargement de la batterie.
Selon un troisième mode d’implémentation de l’invention dans lequel la puissance maximale de refroidissement est supérieure à la puissance thermique maximale dissipée par la batterie lors du rechargement à puissance de recharge maximale, le procédé comprend une unique phase de haut refroidissement, s’achevant en même temps que le rechargement de la batterie, lors de laquelle la puissance de recharge est à puissance de recharge maximale et lors de laquelle on impose une puissance de refroidissement au dispositif de refroidissement selon un ou plusieurs paliers inférieurs à la puissance de refroidissement maximale du dispositif de refroidissement, tout le long de la recharge de la batterie, de sorte que la température réelle de la batterie reste comprise entre la température d’utilisation maximale de la batterie et une température seuil d’utilisation optimale de la batterie.
Ce mode d’implémentation correspond au cas où le dispositif de refroidissement permet un refroidissement suffisant pour empêcher toute élévation de température de la batterie pendant le rechargement. Dans ce cas-là, on limite tout de même la puissance de refroidissement afin de limiter la consommation énergétique du dispositif de refroidissement.
De préférence, la phase de haut refroidissement débute si la température initiale de la batterie est supérieure ou égale à la température seuil d’utilisation optimale de la batterie.
Ainsi, s’il est nécessaire de faire monter la température de la batterie afin par exemple d’en améliorer les conditions d’utilisation si elle présente initialement une température trop basse, alors on prévoit une phase de rechargement sans refroidissement de la batterie.
Avantageusement, le dispositif de refroidissement de la batterie est compris dans un dispositif de climatisation d’un habitacle de véhicule, la détermination de la puissance maximale de refroidissement du dispositif de refroidissement de la batterie correspondant à la puissance maximale de refroidissement du dispositif de climatisation retranché de la puissance de refroidissement utilisé pour le refroidissement de l’habitacle.
L’invention peut ainsi être adaptée au cas où le dispositif de refroidissement n’est pas entièrement dédié au refroidissement de la batterie, ce qui améliore la souplesse de l’invention.
la est une vue schématique d’un véhicule automobile comprenant une batterie et un dispositif de refroidissement,
la est un graphique représentant l’évolution de la puissance thermique dissipée par la batterie, de la puissance de refroidissement fournie par le dispositif de refroidissement et de la température de la batterie en fonction du temps selon un premier mode d’implémentation d’un procédé de refroidissement selon l’invention,
la est un graphique représentant l’évolution de la puissance thermique dissipée par la batterie, de la puissance de refroidissement fournie par le dispositif de refroidissement et de la température de la batterie en fonction du temps selon un deuxième mode d’implémentation du procédé de refroidissement selon l’invention, et