INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon l’invention, la couche poreuse d’au moins un matériau actif d’électrode P peut être déposée par le procédé d’impression par jet d’encre (appelé « ink-jet » en anglais) ou par un procédé d’enduction, et notamment par le procédé d’enduction par trempage (appelé « dip-coating » en anglais), par enduction au rouleau (appelé « roll coating » en anglais), par enduction au rideau (appelé « curtain coating » en anglais), par enduction à travers une filière en forme de fente (appelée « slot-die » en anglais), ou encore par raclage (appelé « doctor blade » en anglais), et ce à partir d’une suspension assez concentrée comprenant des agrégats ou des agglomérats de nanoparticules du matériau actif P.
On peut également déposer la couche d’électrode poreuse par électrophorèse, mais on utilise alors avantageusement une suspension moins concentrée contenant des agglomérats de nanoparticules du matériau actif P.
Les procédés de dépôt d’agrégats ou d’agglomérats de nanoparticules par voie électrophorétique, par extrusion, par le procédé d’enduction par trempage, par jet d’encre, par enduction au rouleau, par enduction au rideau, par enduction à traverse une filière en forme de fente ou par raclage sont des procédés simples, sûrs, facile à mettre en œuvre, à industrialiser et permettant d’obtenir une couche poreuse finale homogène. Le dépôt par voie électrophorétique permet de déposer des couches de manière uniforme sur de larges surfaces avec des vitesses de dépôt élevées. Les techniques d’enduction, notamment celles mentionnées ci-dessus, permettent de simplifier la gestion des bains par rapport aux techniques de dépôt par voie électrophorétique car la suspension ne s’appauvrit pas en particules au cours du dépôt. Le dépôt par impression par jet d’encre permet de faire des dépôts localisés.
Des couches poreuses en couche épaisse peuvent être réalisées en une seule étape par enduction au rouleau, par enduction au rideau, par enduction à travers une fente (appelée « slot die coating » en anglais), ou par raclage (i.e. à la racle).
La technique de dépôt de la suspension colloïdale ou pâte (encre), et la conduite du procédé de dépôt doit être compatible avec la viscosité de la suspension colloïdale ou pâte (encre) utilisée, et vice versa.
Le substrat est avantageusement un substrat intermédiaire ou un substrat pouvant servir de collecteur de courant.
3.1. Substrat capable d’agir comme collecteur de courant
Dans un premier mode de réalisation, ledit substrat est un substrat capable d’agir comme collecteur de courant électrique. Le substrat peut avantageusement être un substrat métallique ou un substrat en carbone conducteur électronique, notamment à base de graphite, de graphène et/ou de nanotubes de carbone. Ledit substrat sur lequel est déposée la suspension colloïdale ou pâte (encre) assure pour l’électrode la fonction de collecteur de courant. La suspension colloïdale ou pâte (encre) peut être déposée sur une ou sur les deux faces du substrat, notamment pas les techniques de dépôt indiquées précédemment.
Le collecteur de courant au sein des batteries employant des électrodes selon l’invention peut être un substrat stable dans la plage de potentiel de fonctionnement du dispositif électrochimique. Au sein des batteries employant des électrodes selon l’invention, le collecteur de courant doit être un substrat stable dans une plage de potentiel, préférentiellement comprise entre 2,5 V et 5 V pour la cathode et entre 0 V et 2,5 V pour l’anode, par rapport au potentiel du lithium. De manière avantageuse, on choisit un substrat métallique, par exemple un feuillard métallique (i.e. une feuille de métal laminée). Le substrat peut notamment être en tungstène, molybdène, chrome, titane, tantale, zirconium, niobium, acier inoxydable, ou un alliage de deux ou plusieurs de ces matériaux. De tels substrats métalliques sont assez onéreux et peuvent fortement augmenter le coût de la batterie. Le tungstène, molybdène, chrome, titane, tantale, zirconium, niobium, l’acier inoxydable et leurs alliages sont particulièrement résistant aux traitements thermiques à haute température ; ils sont ainsi particulièrement bien adaptés comme substrat d’électrode frittée.
- si le récepteur n’appartient pas au sous-ensemble sélectionné à la sous-trame .
Le terme correspond au débit pour la sous-trame et pour toutes les sous-bandes allouées audit récepteur , dit autrement le débit effectivement délivré au récepteur à la sous-trame précédente. On initialise ce terme , puisqu’aucun débit n’est transmis avant le début du procédé de transmission. Le terme est un deuxième paramètre compris entre 0 et 1.
Ainsi, si un récepteur donné a appartenu au sous-ensemble sélectionné à la sous-trame précédente (dit autrement, s’il a été sélectionné et qu’il a bénéficié d’une transmission de données sur la sous-bande considérée, ou sur une autre sous-bande), son débit moyen pondéré augmente au prorata du débit total dont il a bénéficié. Si, au contraire, u n’était pas inclus dans le sous-ensemble sélectionné à la sous-trame précédente , alors son débit moyen pondéré décroît (géométriquement avec le nombre de sous-trames sans transmission de données).
5. 3.1 Calcul du débit (cas général)
Il est fait référence à la .
Afin de calculer la métrique PF, il est nécessaire d’avoir accès au débit pour le récepteur courant pour la sous-bande à la sous-trame . Selon le type du récepteur (par exemple CSI-D, CSI-R1 ou CSI-R2), la méthode pour calculer ce débit peut différer. Cependant, une partie non négligeable du processus de calcul de est commune aux différents types de récepteurs, et est décrite ci-après.
L’estimation du débit pour le récepteur courant pour la sous-bande à la sous-trame comprend la détermination d’un ou plusieurs SINR-MU (rapport signal sur interférence plus bruit multi utilisateur, ou « SINR multi users » en anglais) noté , puis la détermination d’un SINR-MU effectif (donc sans indice de couche spatiale), la détermination d’un schéma de modulation et codage (noté MCS), et enfin la détermination d’un débit à partir de ce MCS.
Le SINR-MU est déterminé à une étape DET2, pour la sous-bande et pour au moins une couche spatiale du récepteur courant , à partir de l’information remontée par le récepteur courant . La méthode pour déterminer ce SINR-MU varie selon le type de récepteur, et le cas des types CSI-D et CSI-R2 sera développé ci-après.
Le SINR-MU effectif est déterminé à une étape DET3, pour le récepteur courant et pour la sous-bande . L’étape DET3 se base sur le ou les SINR-MU déterminé(s) à l’étape DET2 pour une ou plusieurs couches spatiales du récepteur courant . Le SINR effectif est déterminé à partir des SINR de chaque sous bande-bande, via une compression MIESM (« mutual information effective signal-to-noise-ratio mapping »).
Le schéma de modulation et codage MCS est déterminé à une étape DET4, pour le récepteur courant et pour la sous-bande , à partir du SINR-MU effectif , déterminé à l’étape DET3, et d’un taux d’erreur cible BLER. Plus précisément, grâce à une technique d’abstraction de la couche physique, telle que notamment présentée dans les articles « Link performance models for system level simulations of broadband radio access systems » (K. Brueninghaus et al., IEEE 16th Int. Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2005 (PIMRC 2005), vol. 4, 2005, pp. 2306–2311) ou « Realistic Performance of LTE: In a Macro- Cell Environment » (B. Landre et al. Proc. IEEE VTCS-2012, Japan, Yokohama, May 2012), on peut déterminer le schéma de modulation et codage sur la base du SINR effectif et d’un taux d’erreur cible, à l’aide de tables de qualité gaussiennes.
Le débit est déterminé à une étape DET5, à l’aide d’une table de qualité gaussienne. Les tables de qualité gaussienne permettent de relier empiriquement le SINR effectif, un taux d’erreur BLER cible et un schéma de modulation et codage. Le schéma de modulation et codage permet de calculer le débit . Le débit est déterminé, à partir de la modulation (nombre de bits par symbole) et du « coding rate » (ratio de bits utiles). Dans un mode de réalisation, on fixe un taux d’erreur BLER cible à 10% (ou plus généralement inférieur à 20%), ce qui permet de déduire le schéma modulation et codage à utiliser, connaissant le SINR effectif. Cela permet alors d’obtenir un débit pour la technique considérée (CSI-D, CSI-R1 ou CSI-R2).
Lorsqu’on vise à déterminer le débit pour la sous-trame et pour toutes les sous-bandes allouées à un récepteur , l’étape DET3 peut comprendre en outre une étape supplémentaire dans laquelle on compresse également les SINR-MU par rapport aux sous-bandes allouées en un SINR-MU effectif pour le récepteur . Dit autrement, on applique une compression MIESM sur les sous-bandes afin d’obtenir le SINR-MU effectif . Les étapes DET4 (pour déterminer le MCS) et DET5 (pour déterminer ) sont alors réalisées de manière analogue, l’étape DET4 prenant en entrée le SINR-MU effectif ainsi déterminé.
Puisque, pour une sous-trame donnée, on calcule la métrique candidate sur la base du débit sur toutes les sous-bandes allouées à à la sous-trame précédente , il est envisageable en pratique de calculer le débit à la fin d’une sous-trame donnée et de le stocker en mémoire pour ne pas avoir à recalculer à la sous-trame suivante tous les SINR-MU. Dit autrement, on peut calculer le débit total en parallèle des débits , et le stocker pour la prochaine sélection du sous-ensemble de récepteurs.
Afin de déterminer les différents débits des différents récepteurs de l’union , on calcule selon ce mode de réalisation des SINR-MU pour ces récepteurs . Le calcul de ces SINR-MU peut se faire en trois temps : un calcul du précodage à appliquer aux récepteurs de l’union , la détermination de l’allocation de puissance pour ces récepteurs de l’union à partir de ce précodage, et enfin la détermination du SINR-MU des récepteurs de l’union à partir de cette allocation de puissance.
5.3.2 Calcul du précodage et de la puissance
Afin de déterminer les différents débits , le calcul de la métrique candidate ( i.e. de la métrique de l’union ) comprend une étape PREC de détermination des précodages à appliquer pour les récepteurs de l’union . Suite à cette étape PREC, on détermine à une étape PWR une matrice de puissance représentant les puissances à allouer aux différents récepteurs de l’union .
Le procédé de fabrication comprend le dépôt de la couche principale 18 sur la surface externe 14B du substrat 14 par dépôt physique en phase vapeur.
Comme illustré sur la , le dépôt physique en phase vapeur de la couche principale 18 est par exemple réalisé sous atmosphère contrôlée dans une chambre 24 d’une installation 26 de dépôt physique en phase vapeur, et en particulier sous atmosphère raréfiée et formée par exemple d’un gaz neutre, tel l’argon.
Le gaz neutre est choisi pour éviter des phénomènes d’oxydation pendant la phase de dépôt d’une couche du revêtement de protection 16 sur le substrat 14.
Le dépôt physique en phase vapeur est réalisé par exemple par pulvérisation cathodique ou par évaporation.
Dans un exemple de réalisation, la couche principale 18 est déposée par dépôt physique en phase vapeur par pulvérisation cathodique.
Pour ce faire, le substrat 14 et une cible 28 réalisée en chrome sont placés dans la chambre 24 dans laquelle est générée une atmosphère raréfiée formée par exemple d’un gaz neutre, tel l’argon, et un champ électrique est généré dans l’atmosphère raréfiée, entraînant l’apparition d’un plasma contenant des atomes et des particules chargées électriquement (électrons, ions…), qui sont précipitées sur la cible 28 sous l’effet du champ électrique et décrochent des atomes de la cible 28 (i.e. la cible 28 est pulvérisée, d’où le terme de pulvérisation cathodique), ces atomes détachés de la cible 28 allant ensuite se déposer sur le substrat 14.
L’installation 26 de dépôt physique en phase vapeur comprend la chambre 24, la cible 28 disposée à l’intérieur de la chambre 24, une pompe 30 dont l’entrée est reliée fluidiquement à la chambre 24 pour générer une atmosphère raréfiée dans la chambre 24, un générateur électrique 32 connecté à la cible 28, optionnellement, un générateur électrique 34 connecté au substrat 14, et un dispositif d’alimentation en gaz 36 relié fluidiquement à la chambre 24, par exemple pour fournir le gaz neutre (par ex. de l’argon), du dioxygène et/ou du diazote..
De préférence, le dépôt physique en phase vapeur est réalisé par pulvérisation cathodique magnétron. Dans ce cas, un champ magnétique est généré, de préférence au moins à proximité de la cible 28.
La prévision d’un champ magnétique permet de mieux contrôler la trajectoire des particules chargées électriquement atteignant la cible 28, ce qui permet une vitesse de dépôt de la couche principale 18 mieux contrôlée, en particulier une vitesse de dépôt plus élevée.
Le champ magnétique est généré par exemple par un ou plusieurs aimants permanents 38, comme illustré sur la , et/ou un ou plusieurs électroaimants.
Le procédé de fabrication comprend le dépôt d’au moins une couche additionnelle 20, également par dépôt physique en phase vapeur.
Le dépôt de chaque couche additionnelle 20 est par exemple effectué dans la même installation 26 de dépôt physique en phase vapeur que le dépôt de la couche principale 18.
Le dépôt de chaque couche additionnelle 20 est effectué par exemple selon la même technique de dépôt physique en phase vapeur que celle utilisée pour réaliser le dépôt physique en phase vapeur de la couche principale 18.
Le dépôt de chaque couche additionnelle 20 est effectué par exemple par dépôt physique en phase vapeur par pulvérisation cathodique, en particulier par pulvérisation cathodique magnétron.
Le dépôt de chaque couche additionnelle 20 est effectué selon la même technique que le dépôt de la couche principale 18, mais diffère en ce qu’il est effectué, lorsque cela est nécessaire dans une atmosphère contrôlée contenant, en plus du gaz neutre, du dioxygène et/ou du diazote pour la formation d’une couche additionnelle formée d’oxyde de chrome, de nitrure de chrome, d’oxynitrure de chrome ou d’une combinaison de ces composés.
Le dioxygène et le diazote sont par exemple introduits dans la chambre 24 à l’aide du dispositif d’alimentation en gaz 36.
Une grandeur à considérer est le dégagement oculaire ER, usuellement désigné par le terme « Eye Relief ». Sur chaque système optique, le dégagement oculaire correspond à la distance entre le dioptre de sortie et l’œil en position optimale d’utilisation. Il est usuel de prendre en compte un dégagement oculaire supérieur ou égal à 15 mm. Ainsi, le premier dioptre de sortie 15 et le deuxième dioptre de sortie 25 sont centrés sur le premier axe et sur le deuxième axe et sont respectivement disposés, à des distances ER1 et ER2 supérieures à 15 mm de la surface sphérique S à laquelle les pupilles de sortie PS1 et PS2 sont tangentes. Il est préférable de considérer ER1 = ER2 = ER.
Sur la figure 1D, on a représenté l’angle α délimitant le champ de vue selon l’axe latéral Y de chaque image. Le diamètre du premier dioptre de sortie 15 peut être défini selon l’expression :
Le diamètre du deuxième dioptre de sortie 25 est obtenu selon l’expression :
(1’)
et sont respectivement le diamètre des pupilles de sortie PS1 et PS2.
Les valeurs typiques de φ1 et de φ2 peuvent par exemple être comprises entre 5 mm (en prenant en compte = 4 mm ; ER1 = ER2 = 15 mm, ) et 25 mm (en prenant en compte = 12 mm ; ER1 = ER2 = 22 mm, ).
De préférence, , les valeurs de et étant typiquement comprises entre 2 mm et 18 mm.
L’angle de rotation de l’œil correspond à l’angle parcouru par l’œil pour passer d’une position centrée sur le premier axe optique A1 à une position centrée sur le deuxième axe optique A2 et réciproquement. L’angle de rotation peut être calculé selon l’expression :
où désigne le rayon oculaire et
Le rayon oculaire est considéré égal à 12.5 mm, ce qui correspond à un diamètre oculaire de 25 mm.
L’angle de rotation est de préférence inférieur à 40°, la valeur de 40° constituant une limite biologique pour l’œil humain. En prenant en compte la valeur haute de 25 mm pour , obtenue en prenant en compte ER = 22 mm et = 12 mm, et = 41° on obtient = 72°. Une telle valeur d’angle de rotation est excessive. Afin de limiter l’angle de rotation à 40°, le dispositif doit être dimensionné en prenant en compte les conditions suivantes :
compris entre 10° et 22 ; compris entre 15 mm et 25 mm ; et compris entre 4 et 18 mm.
La schématise un mode de réalisation selon lequel le premier système optique 10 est configuré pour projeter une image formée à partir de rayons lumineux émis par une scène observée par l’objectif d’observation 7 du dispositif d’observation 2. Selon ce mode de réalisation, le dispositif d’observation comporte un objectif d’observation 7 couplé à un capteur d’image 9, par exemple un capteur CMOS. L’objectif d’observation 7 et le capteur d’image 9 sont centrés par rapport à un axe optique d’observation AO, qui constitue l’axe optique du dispositif d’observation 2. Le capteur d’image 9 définit un plan de détection, dans lequel une image d’observation de la scène observée est formée. L’axe optique d’observation AO est perpendiculaire au plan de détection.
D’une façon générale, le premier système optique 10 est configuré pour projeter une première image I1, formée par un moyen de formation d’image, vers l’œil. Les rayons lumineux formant la première image atteignent l’œil en se propageant autour du premier axe A1. La première image I1 est représentative de la scène observée. Elle peut être formée à partir de rayons lumineux incidents au capteur d’image 9. Ainsi, la première image I1 est indépendante de réglages du capteur d’image.
Dans le mode de réalisation représenté sur la , le viseur 1 comporte un séparateur 8, par exemple une lame semi-réfléchissante ou une lame dichroïque, configurée pour réfléchir une partie des rayons s’étant propagés à travers l’objectif d’observation 7. Le séparateur 8 est disposé entre l’objectif d’observation 7 et le capteur d’image 9. Le séparateur agit en tant que moyen de formation d’image à l’égard du premier système optique 10. L’image réfléchie par le séparateur 8 est une première image I1, représentative de la scène observée. Le premier système optique 10 est agencé pour projeter la première image I1 sur l’œil, selon le premier axe optique A1. De préférence le premier axe optique A1 est parallèle à l’axe optique d’observation AO.
On peut aussi revêtir ce substrat capable d’agir comme collecteur de courant électrique, d’un oxyde conducteur ou semi-conducteur avant le dépôt de la suspension colloïdale ou pâte (encre), ce qui permet notamment de protéger des substrats moins nobles tels que le cuivre, le nickel, l’aluminium et le carbone, notamment sous forme de graphite. Ces substrats moins nobles peuvent ainsi être utilisés comme substrat d’électrode. Il peut s’agir d’une feuille en carbone conducteur (typiquement en graphite), d’une feuille métallique, ou d’une feuille non métallique métallisée (i.e. revêtue d’une couche de métal). Le substrat est de préférence choisi parmi des feuillards en cuivre, de nickel, de molybdène, de tungstène, de tantale, de chrome, niobium, zirconium, titane, et des feuillards d’alliage comportant au moins un de ces éléments. On peut aussi utiliser de l’acier inoxydable. Ces substrats ont l’avantage d’être stables dans une large plage de potentiel et résistant aux traitements thermiques.
Le cuivre, le nickel, le molybdène et leurs alliages sont préférentiellement utilisés comme substrat anodique. Les substrats à base de carbone, notamment sous forme de graphite, à base d’alliages de nickel-chrome, d’aciers inoxydables, de chrome, de titane, d’aluminium, de tungstène, de molybdène, de tantale, de zirconium, de niobium ou d’alliages contenant au moins un de ces éléments sont, de préférence, utilisés comme substrat collecteur de courant électrique de cathodes. Ces substrats anodique et/ou cathodique, peuvent être ou non revêtus d’une couche conductrice et inerte électrochimiquement. De telles couches peuvent être réalisées par dépôt de nitrures, de carbures, de graphites, d’or, de palladium et/ou de platine.
La suspension colloïdale ou pâte (encre) peut être déposée sur une ou sur les deux faces du substrat capable d’agir comme collecteur de courant. La couche déposée sur ce substrat est ensuite séchée de manière à obtenir une couche poreuse d’un matériau actif d’électrode P.
Cette couche poreuse d’un matériau actif d’électrode P ainsi séchée est ensuite consolidée. Cette consolidation peut être réalisée par pressage et/ou traitement thermique, i.e. par un traitement thermique (chauffage), par un traitement thermique précédé d’un traitement mécanique, et éventuellement par un traitement thermomécanique, typiquement une thermocompression. Dans un mode de réalisation très avantageux de l’invention ce traitement conduit à une coalescence partielle des nanoparticules primaires dans les agrégats, ou les agglomérats, et entre agrégats ou agglomérats voisins ; ce phénomène est appelé « necking » ou « neck formation ». Il est caractérisé par la coalescence partielle de deux particules en contact, qui restent séparées mais reliées par un col (retreint). Les ions de lithium et les électrons sont mobiles au sein de ces cols et peuvent diffuser d’une particule à l’autre sans rencontrer des joints de grains. Les nanoparticules sont soudées entre elles pour assurer la conduction des électrons d’une particule à l’autre. Ainsi se forme à partir des nanoparticules primaires un film mésoporeux continu, rigide, sans liant organique, formant un réseau tridimensionnel à forte mobilité ionique et à conduction électronique ; ce réseau comporte des pores interconnectés, de préférence des mésopores. Cette couche poreuse, de préférence mésoporeuse ainsi obtenue, est parfaitement bien adaptée à l’application d’un traitement de surface, par voie gazeuse ou liquide, qui rentre dans la profondeur de la structure poreuse ouverte de la couche.
La température nécessaire pour obtenir du « necking » dépend du matériau ; compte tenu du caractère diffusif du phénomène qui conduit au necking, la durée du traitement dépend de la température. Ce procédé peut être appelé un frittage ; selon sa durée et sa température on obtient une coalescence (necking) plus ou moins prononcée, qui se répercute sur la porosité. Il est ainsi possible d’obtenir une électrode de structure poreuse ou mésoporeuse céramique recherchée de porosité contrôlée tout en conservant une taille de canal parfaitement homogène. Au cours de ce traitement thermomécanique ou thermique la couche d’électrode sera débarrassée de tout constituant et résidu organique (tel que la phase liquide de la suspension des nanoparticules, les liants et d’éventuels produits tensioactifs) : elle devient une couche inorganique (céramique).
Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, on réalise, sur et à l’intérieur des pores de ladite couche poreuse, i.e. sur la surface accessible de ladite couche poreuse, un revêtement d’un matériau oxyde conducteur électronique comme cela sera explicité ultérieurement au paragraphe 3.3.
3.2. Substrat intermédiaire
Selon un deuxième mode de réalisation, on ne dépose pas la suspension colloïdale ou pâte (encre) sur un substrat capable d’agir comme collecteur de courant électrique, mais sur un substrat intermédiaire, qui est typiquement utilisé de manière temporaire.
Dans ce mode de réalisation, la suspension colloïdale ou pâte (encre) est déposée sur une face du substrat intermédiaire, de manière à pouvoir ultérieurement désolidariser facilement la couche obtenue de ce substrat intermédiaire.