INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En particulier, on peut déposer, à partir d’une suspension en nanoparticules et/ou agglomérats de nanoparticules de matériau actif d’électrode P, de préférence à partir d’une suspension concentrée contenant des nanoparticules de de matériau actif d’électrode P (i.e. moins fluides, de préférence pâteuses), des couches assez épaisses (appelées « green sheet » en anglais). Ces couches épaisses peuvent être déposées par tout moyen approprié, notamment par le procédé d’impression par jet d’encre, par pulvérisation, par impression flexographique, par un procédé d’enduction, de préférence à la racle, par enduction au rouleau, par enduction au rideau, par extrusion à travers une filière en forme de fente, ou par trempage.
Les procédés de dépôt de nanoparticules, par le procédé d’enduction par trempage, par le procédé d’impression par jet d’encre, par enduction au rouleau, par enduction au rideau, par extrusion à travers une filière en forme de fente, par pulvérisation, par impression flexographique ou par enduction par raclage sont des procédés simples, sûrs, facile à mettre en œuvre, à industrialiser et permettant d’obtenir un dépôt homogène. L’impression par jet d’encre permet de déposer la suspension colloïdale ou pâte (encre) de manière localisée, de la même manière que les dépôts par raclage sous masque. Des couches épaisses peuvent être obtenues en une seule étape par les techniques d’enduction au rouleau, au rideau, par slot-die, par trempage ou par raclage.
Ledit substrat intermédiaire peut être un substrat souple, qui peut être une feuille polymère, par exemple du poly(téréphtalate d'éthylène), abrégé PET. Dans ce deuxième mode de réalisation, l’étape de dépôt se fait, avantageusement, sur une face dudit substrat intermédiaire afin de faciliter la séparation ultérieure de la couche de son substrat. Dans ce deuxième mode de réalisation, on peut séparer la couche de son substrat avant ou après séchage, de préférence après séchage et avant tout traitement thermique. L’épaisseur de la couche après séchage, est avantageusement inférieure ou égale à 5 mm, avantageusement comprise entre environ 1 µm et environ 500 µm. L’épaisseur de la couche après séchage, i.e. de l’électrode non-frittée, est avantageusement inférieure à 300 µm, de préférence, comprise entre environ 5 µm et environ 300 µm, préférentiellement entre 5 µm et 150 µm.
Dans ledit deuxième mode de réalisation, le procédé de fabrication d’une électrode pour dispositif électrochimique tel qu’une batterie utilise un substrat intermédiaire en polymère (tel que le PET) et conduit à une bande dit « bande à cru ». Cette bande à cru est ensuite séparée de son substrat ; elle forme alors des plaques ou feuilles (on utilise ici par la suite le terme « plaque », quelle que soit son épaisseur) autoportées.
Ces plaques ou feuilles poreuses autoportées sont ensuite séchées. Après séchage, ces plaques ou feuilles poreuses autoportées peuvent ensuite être traité thermiquement, de préférence sous atmosphère oxydante, si nécessaire, afin d’éliminer les constituants organiques. Ces plaques ou feuilles poreuses autoportées sont ensuite consolidées, comme cela a été explicité ci-dessus au paragraphe 3.1.
Ces plaques ainsi frittées présentent une épaisseur avantageusement inférieure ou égale à 5 mm, de préférence comprise entre environ 1 µm et environ 500 µm. L’épaisseur de la plaque poreuse après frittage est avantageusement inférieure à 300 µm, de préférence, comprise entre environ 5 µm et environ 300 µm, préférentiellement entre 5 µm et 150 µm.
Selon le deuxième mode de réalisation et afin d’obtenir une électrode poreuse disposée sur un substrat capable d’agir comme collecteur de courant, on approvisionne également une feuille électriquement conductrice, recouverte sur au moins une de ses faces, de préférence sur ses deux faces, d’une couche mince intermédiaire de nanoparticules du matériau actif d’électrode P, de préférence identiques à celles constituants la plaque, ou recouverte sur au moins une de ses faces, de préférence sur ses deux faces d’une couche mince de colle conductrice (chargée en graphite) ou d’un dépôt de type sol-gel chargé en particules conductrices. Lesdites couches minces présentent, de préférence, une épaisseur inférieure à 1 µm. Cette feuille électriquement conductrice peut être un feuillard métallique ou une feuille de graphite.
Sinon, l’algorithme repasse à l’étape E1314.
A l’étape E1313, si le réseau public n’est pas présent, le convertisseur vérifie si :
: étape E1317.
: étape E1318.
Si ce n’est pas le cas, le convertisseur n passe en mode onduleur et décharge sa batterie pour couvrir le déficit de puissance : étape E1319. L’algorithme repasse à l’étape E1318.
On décrit maintenant l’algorithme de contrôle du convertisseur esclave de groupe.
Le convertisseur maître de groupe détermine la référence de puissance injectée ou absorbée par le convertisseur esclave de groupe. Les paramètres échangés au sein du groupe de convertisseur sont visibles sur la .
Ainsi, suite à une étape de départ E1400, le convertisseur esclave de groupe acquiert et analyse des paramètres : voir étapes E1401 et E1402.
ou si
(étape E1403).
Si l’une de ces conditions est vérifiée, il se déconnecte du mini-grid :
: étape E1404.
Ainsi, grâce à ce processus, on peut agréger les informations remontées par un ensemble de récepteurs de types différents (CSI-D, CSI-R2, et potentiellement d’autres types comme CSI-R1) et en déduire un précodage pour cet ensemble .
5.3. 2.b Puissance à partir du précodage
La matrice diagonale de puissance décrit la puissance allouée par couche spatiale . En supposant que les couches spatiales sont transmises à puissance égale , on détermine le coefficient P :
où est le m-ième coefficient diagonal de la matrice et la puissance maximale par antenne d’émission. Ainsi le signal reçu est donné par l’expression suivante :
Reste alors à déterminer le SINR-MU dudit récepteur . Là encore, les étapes pour déduire ce SINR-MU diffèrent selon le type du récepteur.
5. 3 . 3 Calcul du SINR- M U dans le cas CSI-D
Pour un de type récepteur CSI-D, on déduit la matrice par « décompression » du reçu. Le passage d’un à un SINR-SU effectif peut être réalisé à l’aide d’une table gaussienne, représentant le taux d’erreur bloc (BLER en anglais) en fonction du SNR correspondant au schéma de modulation et codage indiqué par le CQI sur un canal AWGN. Le SINR-SU effectif est le SINR nécessaire si l’n considère un unique récepteur (« single user ») pour atteindre un taux d’erreur BLER cible (par exemple de 10%) à partir de cette table.
Dans un premier cas, le récepteur u de type CSI-D peut remonter un unique pour la sous-bande considérée, duquel on peut déduire un SINR-SU (SINR « single user ») effectif unique , parfois simplement noté en omettant l’indice de sous-bande. On déduit alors la matrice , avec la puissance des signaux de références utilisée pour le calcul des CQI :
Dans un deuxième cas, le récepteur u de type CSI-D peut remonter plusieurs (un pour chaque couche , pour la sous-bande considérée) dont on déduit des SINR-SU effectifs , par couche spatiale (notés parfois simplement ou en omettant l’indice de sous-bande). On déduit alors la matrice :
L’émetteur connaissant les SINR par couche spatiale pour toutes les sous bandes peut classiquement choisir le/les MCS (schéma de modulation et de codage) à utiliser pour chaque récepteur. Il faut noter qu’il n’est pas nécessaire de connaitre les matrices car elles disparaissent par simple traitement en réception et elles n’interviennent pas dans le calcul du SINR par couche spatiale.
On peut déduire le SINR-MU en renormalisant le SINR-SU d’un facteur :
entre la puissance (issue de la matrice ) et la puissance utilisée pour calculer ledit indicateur de qualité du canal .
Il est fait référence à la figure 9, qui illustre un mode de réalisation de cette détermination d’un SINR-MU quand le récepteur est de type CSI-D. Cette détermination du SINR-MU , pour une sous-bande , et pour une couche spatiale du récepteur courant , comprend :
- une étape DET_D1 de détermination du SINR-SU pour la couche spatiale à partir d’au moins un indicateur de qualité du canal CQI( ), et
- une étape DET_D2 de détermination du SINR-MU en renormalisant ledit SINR-SU par un rapport entre la puissance précédemment déterminée pour ladite couche et la puissance utilisée pour calculer ledit indicateur de qualité du canal CQI( ).
5. 3. 4 Calcul du SINR-MU dans le cas CSI-R2
- au moins une couche additionnelle est réalisée en chrome métallique dopé avec des atomes d’oxygène et/ou des atomes d’azote ou en chrome métallique dans lequel sont implantés des atomes d’oxygène et/ou des atomes d’azote ;
- une couche additionnelle est déposée par dépôt physique en phase vapeur ;
- une couche additionnelle est déposée par dépôt physique en phase vapeur réalisée dans une atmosphère formée d’un mélange gazeux binaire ou ternaire contenant un gaz neutre et, en outre, du dioxygène et/ou du diazote ;
- le procédé de fabrication comprend la formation d’une couche de transition intercalée entre la couche principale et une couche additionnelle, la couche de transition étant réalisée en chrome dopé avec des atomes d’oxygène ;
- la couche de transition possède un taux d’atomes d’oxygène croissant progressivement de la couche principale vers la couche additionnelle adjacente ;
- l’épaisseur de la couche principale est comprise entre 3 µm et 30µm ;
- l’épaisseur de chaque couche additionnelle est comprise entre 10 nm et 5 µm ;
- au moins une couche additionnelle est déposée après la couche principale ;
- au moins une couche additionnelle est déposée avant la couche principale.
L’invention concerne aussi une gaine de combustible nucléaire susceptible d’être obtenue par un procédé tel que défini ci-dessus.
- la est une vue schématique en coupe longitudinale d’un crayon de combustible nucléaire illustrant une gaine du crayon de combustible nucléaire;
- les Figures 2 à 6 sont des vues schématiques axiales de gaines de crayon de combustible nucléaire ;
- la est une vue en coupe d’un revêtement de protection ;
- la est une vue schématique d’une installation de dépôt d’un revêtement sur un substrat par dépôt physique en phase vapeur.
La illustre un crayon de combustible nucléaire 2 destiné à être utilisé dans un réacteur à eau légère, en particulier un réacteur à eau sous pression (ou PWR pour « Pressurized Water Reactor ») ou un réacteur à eau bouillante (ou BWR pour « Boiling Water Reactor »), un réacteur de type « VVER », un réacteur de type « RBMK », ou un réacteur à eau lourde, par exemple de type « CANDU ».
avec contenant l’ensemble des vecteurs propres dits de sortie, contenant l’ensemble des vecteurs propres dits d’entrée et une matrice carrée contenant les valeurs singulières sur les coefficients diagonaux.
Pour un récepteur CSI-D, le envoyé vers l’émetteur correspond à une quantification de la matrice des vecteurs propres dits d’entrée de la matrice de canal blanchi
avec contenant l’ensemble des vecteurs propres dits de sortie, contenant l’ensemble des vecteurs propres dits d’entrée et une matrice carrée contenant les valeurs singulières sur les coefficients diagonaux. Le nombre de couches spatiales du récepteur est donné par l’indicateur renvoyé par ce récepteur.
La matrice combinée du canal blanchi est donnée par avec . Ainsi le vecteur du signal reçu peut être représenté de la manière suivante :
où est blanchi ( étant l’espérance). En réalité, le bruit plus interférence est blanchi par récepteur mais nous supposons ci-après que les bruit plus interférence des récepteurs sont décorrélés car les récepteurs sont séparés spatialement.
Une technique de type « Zero Forcing » est appliquée sur la matrice et consiste à pseudo-inverser cette matrice :
et qui peut être exprimée par avec . Il convient de noter que la matrice est une matrice combinant les matrices d’entrée de chacun des récepteurs de , cela servant à rendre l’expression de plus lisible.
Ainsi, la matrice permet de déterminer les précodages . Plus précisément, le précodage appliqué en transmission MU-MIMO au récepteur correspond aux premières colonnes de :
et la matrice de précodage combinée est où est le nombre total de couches spatiales transmises .
On peut noter que est une matrice identité à laquelle a été ajouté, à chaque position initiale lignes nulles pour tous les . En cela sélectionne les premières colonnes de chaque matrice dénotés avec .
Il est fait référence à la figure 8, qui illustre un mode de réalisation d’une telle détermination du précodage :
- on reçoit les informations remontées par chacun des récepteurs , ces informations pouvant être hétérogènes ; certains récepteurs sont de type CSI-D et remontent au moins un RI et un PMI, d’autres récepteurs sont de type CSI-R2 et remontent une version compressée de la matrice de covariance, d’autres encore peuvent être de type CSI-R1 ;
- à une étape CNL, on détermine une matrice de canal après blanchiment de l’interférence pour chacun des récepteurs à partir de l’information en provenance de chacun de ces récepteurs,
- à une étape SVD, on décompose en valeurs singulières chacune des matrices de canal après blanchiment de l’interférence, , ce par quoi on obtient des matrices d’entrées , pour chacun des récepteurs ,
- à une étape P_INV, on réalise une pseudo-inversion sur la matrice (combinant les matrices d’entrée ) pour en déduire une matrice , et
- on construit à une étape BLD le précodage en sélectionnant des colonnes de la matrice .
L’étape PREC prend en entrée l’information remontée par chacun des récepteurs (celle-ci différant selon le type du récepteur ).
L’étape PWR prend en entrée la matrice de précodages , et détermine une matrice de puissance . La matrice de puissance P est diagonale, et chacun des coefficients est une puissance pour une couche spatiale de l’un des récepteurs de ladite union .
5.3. 2 .a Calcul du précodage pour un ensemble hétérogène de récepteurs
Il est décrit ci-après une méthode de calcul de la matrice des précodages à appliquer, pour un ensemble de récepteurs. Au cours de l’étape PREC, on réalise ce calcul pour .
Considérant récepteurs ordonnancés simultanément, le vecteur de signal reçu est donné par
- est le nombre total d’antennes de réception et le nombre d’antennes 6-u du récepteur , M le nombre d’antennes à l’émission,
- la matrice de canal combinée
- le vecteur de données dont chaque composante à une puissance normalisée à 1
- est le nombre total de couches spatiales transmises ,
- est la matrice de pré-codage ,
- est une matrice diagonale dont chaque élément représente la puissance par couche spatiale, et
- est le vecteur de bruit.
Pour un récepteur de type CSI-R2, la matrice de canal après blanchissement de l’interférence est donnée par
avec la matrice du canal estimée par l’émetteur et la matrice compressée de la covariance de l’interférence renvoyée par le récepteur . La matrice de canal blanchi peut alors être décomposée en valeurs singulières (ou SVD, « singular value decomposion » en anglais) de la façon suivante :
Un autre but de l’invention est de proposer des électrodes poreuses qui, en plus des caractéristiques précédentes, peuvent facilement être mouillées et imprégnées par un liquide ionique.
Un autre but de l’invention est de fournir un procédé de fabrication d’une batterie ayant une capacité ne dépassant pas 1 mA h, appelée ici « microbatterie », comprenant une électrode poreuse selon l’invention.
Encore un autre but de l’invention est de proposer des microbatteries, notamment des microbatteries à ions de lithium, capables de stocker de fortes densités d’énergie, de restituer cette énergie avec de très fortes densités de puissance (notamment dans les condensateurs ou supercondensateurs), de résister à des températures élevées qui présente une excellente durée de vie en cyclage ainsi qu’une sécurité accrue.
Afin d’accroître les performances des électrodes utilisables dans des batteries à ions de lithium conventionnelles, notamment en diminuant leur résistivité électrique tout en augmentant significativement leur tenue en tension, en température et leur stabilité électrochimique les inventeurs ont cherché à trouver une alternative au revêtement conducteur électronique carboné présenté dans la demande de WO 2021/220 174 (I-TEN).
Selon l’invention, le problème est résolu par une électrode pour batterie à ions de lithium qui est totalement céramique, mésoporeuse dépourvu de liants organiques, dont la porosité est comprise entre 25 % et 50%, dont la taille des canaux et pores est homogène afin d’assurer un parfait équilibrage dynamique de la cellule. L’électrode selon l’invention comprend une couche poreuse, de préférence mésoporeuse, d’au moins un matériau actif d’électrode dont la porosité est comprise entre 25 % et 50%, dont la taille des canaux et pores est homogène afin d’assurer un parfait équilibrage dynamique de la cellule, et présentant sur et à l’intérieur des pores de la couche poreuse, un revêtement d’un matériau oxyde conducteur électronique.
Cette couche poreuse, de préférence mésoporeuse, entièrement solide, sans composants organiques, est obtenue par la déposition, sur un substrat, d’agglomérats et/ou agrégats de nanoparticules de matériaux actifs d’électrode. Les tailles des particules primaires constituant ces agglomérats et/ou agrégats sont de l’ordre du nanomètre ou dizaine de nanomètres, et les agglomérats et/ou agrégats contiennent au moins quatre particules primaires.
Ledit substrat peut être, dans un premier mode de réalisation, un substrat capable d’agir comme collecteur de courant électrique, ou être, dans un deuxième mode de réalisation, un substrat intermédiaire, temporaire qui sera explicité plus en détail ci-après.
Le fait d’utiliser des agglomérats de quelques dizaines voire centaines de nanomètres de diamètres plutôt que des particules primaires, non agglomérées avec chacune une taille de l’ordre du nanomètre ou de la dizaine de nanomètre permet d’accroitre les épaisseurs de dépôt. Les agglomérats doivent avoir une taille inférieure à 300 nm. Le frittage des agglomérats de taille supérieure à 500 nm ne permettrait pas d’obtenir un film continu mésoporeux. Dans ce cas, il est observé deux tailles de porosité différente dans le dépôt, à savoir une porosité entre agglomérats et une porosité à l’intérieur des agglomérats.
En effet, on observe que lors du séchage des dépôts de nanoparticules sur un substrat capable d’agir comme collecteur de courant électrique, des fissures apparaissent dans la couche. On constate que l’apparition de ces fissures dépend essentiellement de la taille des particules, de la compacité du dépôt et de son épaisseur. Cette épaisseur limite de fissuration est définie par la relation suivante :
h max = 0,41 [(GM∅ rcp R 3 )/2γ]
où h max désigne l’épaisseur critique, G le module de cisaillement des nanoparticules, M le nombre de coordination, ∅ rcp la fraction volumique de nanoparticules, R le rayon des particules et γ la tension interfaciale entre le solvant et l’air.
Il s’ensuit que l’utilisation d’agglomérats, mésoporeux, constitués de nanoparticules primaires au moins dix fois plus petites que la taille de l’agglomérat, permet d’accroitre considérablement l’épaisseur limite de fissuration des couches. De la même manière, il est possible d’ajouter quelques pourcents d’un solvant à plus faible tension de surface (tel que l’alcool isopropylique (abrégé IPA)) dans l’eau ou l’éthanol afin d’améliorer la mouillabilité et l’adhérence du dépôt, et pour réduire le risque de fissuration. Afin d’accroître les épaisseurs de dépôt tout en limitant voire en supprimant l’apparition de fissures, il est possible d’ajouter des liants, des dispersants. Ces additifs et solvants organiques peuvent être éliminés par un traitement thermique sous air, tel que par déliantage, lors d’un traitement de frittage ou lors d’un traitement thermique réalisé préalablement au traitement de frittage.
Par ailleurs, pour la même taille de particules primaires lorsque ces particules sont réalisées par synthèse hydrothermale, il est possible durant leur synthèse par précipitation de modifier la taille des agglomérats en modulant la quantité de liants (par exemple le poly vinyl pyrrolidone, abrégé PVP) dans le réacteur de synthèse. Ainsi, on peut réaliser une encre contenant des agglomérats très dispersés en taille ou ayant deux populations en taille complémentaires, de manière à maximiser la compacité du dépôt d’agglomérats. Contrairement au frittage de nanoparticules non agglomérées, les conditions de frittages entre les agglomérats de tailles différentes ne seront pas modifiées. Ce sont les nanoparticules primaires, qui constituent les agglomérats qui vont se souder. Ces nanoparticules primaires ont des tailles identiques quelle que soit la taille de l’agglomérat. La distribution en taille des agglomérats permettra d’améliorer la compacité des dépôts et de multiplier les points de contact entre nanoparticules, mais ne modifiera pas la température de consolidation.
Cependant, les agglomérats doivent rester petits pour pouvoir former lors du traitement thermique de la couche un film continu mésoporeux. Si les agglomérats sont trop gros cela gêne leur frittage et on observe la formation de deux porosités distinctes dans la couche : une porosité entre agglomérats et une porosité à l’intérieur des agglomérats.
Après frittage, on obtient une couche poreuse, de préférence mésoporeuse, ou une plaque, sans noir de carbone, ni liants organiques, dans lequel toutes les nanoparticules sont soudées entre elles (par le phénomène de necking, connu par ailleurs) pour former un réseau continu mésoporeux caractérisé par une porosité unimodale. La couche poreuse, de préférence mésoporeuse, ainsi obtenue est entièrement solide et céramique. Il n’y a plus de risques de pertes de contact électrique entre les particules de matériaux actifs pendant le cyclage ce qui est de nature à améliorer les performances en cyclage de la batterie. Par ailleurs, après frittage, la couche poreuse, de préférence mésoporeuse, est parfaitement adhérente sur le substrat métallique sur lequel elle a été déposée ou transférée (dans le cas d’un dépôt initial réalisé sur un substrat intermédiaire).
Dans un exemple de réalisation, on teste tous les récepteurs de en tant que récepteur candidat . Cela permet de s’assurer de ne pas passer à côté du meilleur récepteur de . Ici, on peut résumer cela par (pour « true »).
5. 3 Métrique « proportional fair »
Dans un mode de réalisation, la métrique de performance utilisée est une métrique dite de « proportional fair », ci-après notée et appelée métrique PF. Cette métrique PF a pour but de maximiser la bande passante de l’émetteur tout en garantissant une qualité de service minimale pour chaque récepteur au cours du temps (ou, en d’autres termes, un débit minimal en moyennant dans le temps).
Le calcul de la métrique candidate d’un récepteur candidat dans le cas d’une métrique PF peut comprendre une étape de calcul CALC2 d’une métrique partielle pour une sous-trame donnée et pour chaque récepteur courant appartenant à l’union . La métrique candidate est alors égale à la somme des métriques partielles ainsi calculées :
Il est fait référence à la figure 6. On initialise à une étape INIT la valeur de la métrique candidate à zéro, puis on réalise une boucle ALL sur tous les récepteurs courants de l’union . Au cours de cette boucle, on calcule à l’étape CALC2 la métrique partielle, puis on incrémente à une étape INCR la valeur de la métrique candidate de la métrique partielle . On renvoie alors la valeur courante une fois que l’on a itéré la boucle sur tous les éléments de .
L’étape de calcul CALC2 de la métrique partielle, dans le cas de la métrique PF, peut comprendre :
- l’estimation d’un débit pour le récepteur courant pour la sous-trame t et la sous-bande (sur lesquelles on cherche à sélectionner le sous-ensemble vers lequel émettre),
- la détermination de la moyenne des débits des sous-bandes alloués au récepteur courant et des sous-bandes encore disponibles,
- l’obtention d’un débit moyen pondéré par sous-trame jusqu’à la sous-trame précédente , et
- le calcul de la métrique partielle selon l’équation , où est un premier paramètre.