INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Par conséquent, il est urgent de développer un procédé permettant de réduire une haute teneur en alcalins résiduels (« residual alkalis » en langue anglaise) d’un matériau ternaire à haute teneur en nickel sans détruire la structure du matériau ternaire à haute teneur en nickel.
La présente divulgation vise à résoudre au moins un des problèmes techniques existant dans l’art antérieur. Compte tenu de cela, la présente divulgation fournit un procédé d’élimination d’alcalins résiduels d’un matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel et de revêtement du matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel, qui peut réduire une teneur en alcalins résiduels sur la surface du matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel tout en protégeant une structure interne du matériau ternaire à haute teneur en nickel pour garantir la maniabilité, les performances de sécurité et les performances électrochimiques du matériau.
Selon un aspect de la présente divulgation, un procédé d’élimination des alcalins résiduels (« residual alkalis » en langue anglaise) du matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel et de revêtement du matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel est fourni, comprenant les étapes suivantes :
S1 : placer un matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel, fritté et broyé, dans un dispositif de réaction, y introduire de l’ozone, et chauffer ledit dispositif de réaction pour permettre une réaction ;
S2 : une fois la réaction de l’étape S1 terminée, introduire un gaz inerte et évacuer l’ozone, et introduire du tétrachlorure de titane gazeux en chauffant pour permettre une réaction ; et
S3 : introduire de l’oxygène pour qu’à la fois du tétrachlorure de titane et de l’oxygène soient présents dans ledit dispositif de réaction, et chauffer ledit dispositif de réaction pour permettre une réaction ; et une fois ladite réaction terminée, soumettre ledit dispositif de réaction à une décompression et introduire au moins un gaz protecteur à des fins de lavage par flux d’air afin d’obtenir un matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel revêtu.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S1, le dispositif de réaction est un dispositif de dépôt en phase vapeur comprenant au moins une chambre de réaction, et le taux de remplissage du matériau de cathode ternaire à haute teneur en nickel dans ladite chambre de réaction dudit dispositif de dépôt en phase vapeur est de 2 % à 8 %.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S1, un débit de gaz de l’ozone est de 10 sccm à 100 sccm (sccm pour « Standard cubic centimeters per minute » équivalent à 1 cm³ STP /min).
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S1, le chauffage du dispositif de réaction pour permettre une réaction est effectué comme suit : d’abord chauffer le dispositif de réaction entre 500 °C et 800 °C pour permettre une réaction à cette température pendant 4 h à 7 h ; et ensuite le refroidir jusqu’à 100 °C à 120 °C pour permettre une réaction pendant 1 h à 2 h.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S2, la réaction est effectuée entre140 °C et 160 °C. Plus précisément, après l’évacuation de l’ozone dans S2, une température du dispositif de réaction est d’abord augmentée jusqu’à 140 °C à 160 °C, et du tétrachlorure de titane gazeux entre 140 °C et 160 °C est ensuite introduit pour permettre une réaction. En outre, la réaction est effectuée pendant 0,5 h à 1 h.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S2, le gaz inerte est au moins un sélectionné dans le groupe consistant en l’azote et l’argon.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S2, après l’introduction du tétrachlorure de titane gazeux, la pression totale de gaz dans le dispositif de réaction est comprise entre 0,1 MPa et 1,0 MPa, et la pression partielle du tétrachlorure de titane gazeux est comprise entre 0,1 MPa et 1,0 MPa.
Dans certains modes de réalisation préférés de la présente divulgation, avant de mettre en œuvre S3, S1 et S2 peuvent être répétées de multiples fois pour réduire davantage les alcalins résiduels. Plus précisément, S1 et S2 sont répétées comme suit : après que la réaction de S2 est terminée, de l’azote est introduit pour remplacer le tétrachlorure de titane gazeux, puis de l’ozone est introduit pour permettre la réaction de S1.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, dans S3, après l’introduction de l’oxygène, un rapport molaire du tétrachlorure de titane gazeux par rapport à l’oxygène est compris dans la gamme allant de 1:5 à 1:20.
Dans un mode de réalisation facultatif, la calcination de l’hydroxyde de cobalt est effectuée dans une atmosphère contenant de l’oxygène.
Dans un mode de réalisation facultatif, le processus de trempage est effectué dans des conditions comprenant :
un rapport solide-liquide du matériau calciné sur la solution de sulfure de sodium étant de 1 g :1-5 mL; une concentration de la solution de sulfure de sodium étant de 0,1 à 1 mol/L;
une température de trempage étant de 70 à 80°C, une durée de trempage étant de 1 à 3 h ; et
une valeur de pH d’un système mixte du matériau calciné et de la solution de sulfure de sodium étant régulée à 7,5-8,0 pendant le processus de trempage.
Dans un mode de réalisation facultatif, un agent d’ajustement du pH utilisé pour ajuster le pH du système mixte comprend de l’hydroxyde de sodium et/ou du bisulfate de sodium.
Dans un mode de réalisation facultatif, le matériau solide obtenu par trempage et séparation est séché à 80-120°C pendant 4 à 6 h.
Dans un troisième aspect, la présente demande fournit une batterie au lithium-ion, qui est préparée à partir du matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié du mode de réalisation susmentionné en tant que matière première.
La présente demande a les effets bénéfiques suivants :
Dans la présente demande, les particules d’oxyde de cobalt et de lithium subissent un dopage à gradient au tungstène et à l’erbium à l’intérieur, où le tungstène a un grand rayon atomique, ce qui est propice à la stabilisation de la structure interne des particules d’oxyde de cobalt et de lithium et à l’expansion des canaux ioniques ; et le dopage de l’erbium peut augmenter le volume de la cellule unitaire de LiCoO 2 , favoriser la cristallisation de LiCoO 2 , améliorer les conditions de diffusion des ions lithium et améliorer les performances de cycle de la capacité de décharge. Le matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié ainsi obtenu, dopé graduellement au tungstène et à l’erbium, peut avoir simultanément une bonne stabilité structurelle et de bonnes performances de cycle.
Le procédé susmentionné de production du matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié est simple, facile à mettre en œuvre et adapté à la production industrielle. La préparation d’une batterie au lithium-ion avec le matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié ci-dessus est bénéfique pour améliorer les performances de cycle de la batterie au lithium-ion.
[0050 ] Afin d’illustrer plus clairement les solutions techniques des exemples de la présente invention, le dessin utilisé dans les exemples sera brièvement présenté ci-dessous. Il doit être compris que le dessin suivant ne montre que quelques exemples de la présente invention, et qu’il ne doit donc pas être considéré comme une limitation de la portée. Pour l’homme du métier, d’autres dessins connexes peuvent également être obtenus sur la base de ces dessins sans aucun travail créatif.
est une image MEB du matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié obtenu dans l’Exemple 1 de la présente demande.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE Afin de clarifier l’objectif, les solutions techniques et les avantages des modes de réalisation de la présente invention, les solutions techniques dans les modes de réalisation de la présente invention seront clairement et complètement décrites ci-dessous. Les modes de réalisation sans indication de conditions spécifiques ont été mis en œuvre selon les conditions conventionnelles ou les conditions suggérées par le fabricant. Les réactifs ou instruments utilisés sans indication du fabricant étaient tous des produits conventionnels qui pouvaient être achetés sur le marché.
Le matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié et son procédé de production et la batterie au lithium-ion fournis par la présente demande seront décrits en détail ci-dessous.
La présente demande fournit un matériau d’électrode positive d’oxyde de cobalt et de lithium modifié, qui est dopé au tungstène et à l’erbium ;
Dans un mode de réalisation, le matériau actif d’électrode positive ternaire est Li 1+x Ni a Co b Mn c O 2, 1/3 ≤ a ≤ 0,8, 0,1 ≤ b ≤ 1/3, 0,1 ≤ c ≤ 1/3, 0 ≤ x < 0,2 et a + b + c = 1, qui est bien adapté au revêtement souple, ce qui est ainsi intéressant pour améliorer une capacité spécifique, la performance après des cycles et la performance de sécurité du matériau d’électrode positive ternaire haute tension.
Dans un mode de réalisation, le matériau actif d’électrode positive ternaire est LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0,4 Co 0,2 Mn 0,4 O 2 , LiNi 0,5 Co 0,2 Mn 0,3 O 2 , LiNi 0,6 Co 0,2 Mn 0,2 O 2 ou LiNi 0,8 Co 0,1 Mn 0,1 O 2 , qui est bien adapté au revêtement souple, ce qui est ainsi intéressant pour améliorer une capacité spécifique, la performance après des cycles et la performance de sécurité du matériau d’électrode positive ternaire haute tension.
On peut comprendre que du fait que la polyaniline est difficile à faire fondre, un mélange mécanique, tel que le mélange et la fusion de la polyaniline et de l’élastomère de polyuréthane, requiert d’augmenter une quantité de la polyaniline utilisée et, malgré cela, il est difficile de mélanger totalement et uniformément la polyaniline et l’élastomère de polyuréthane, ce qui a une incidence sur les performances de la couche de revêtement du matériau actif d’électrode positive ternaire. Par conséquent, dans un mode de réalisation, l’aniline est procurée et d’abord amenée à adhérer sur l’élastomère de polyuréthane, puis l’opération de polymérisation par oxydation in situ est exécutée, de sorte que l’aniline subit une polymérisation oxydative pour former un film de polyaniline sur l’élastomère de polyuréthane, ce qui de cette manière garantit l’uniformité de mélange de l’élastomère de polyuréthane et de la polyaniline, et de cette manière garantit que le revêtement souple a de meilleures souplesse et conductivité, ce qui de cette manière améliore la performance après des cycles et la performance de sécurité de la batterie.
Dans un mode de réalisation, un rapport massique de l’aniline à l’élastomère de polyuréthane est de (0,5 à 1,25):1, ce qui garantit mieux le revêtement suffisant de l’élastomère de polyuréthane, améliore efficacement la conductivité de l’élastomère de polyuréthane tout en garantissant la souplesse de l’élastomère de polyuréthane et garantit en outre la souplesse et la conductivité du revêtement souple.
Dans un mode de réalisation, avant l’étape consistant à ajouter l’élastomère de polyuréthane dans l’aniline pour une opération de dispersion et d’adhésion, et après l’étape consistant à procurer l’aniline, la procuration du revêtement souple comprend en outre spécifiquement l’étape suivante consistant à : disperser et mélanger l’aniline et un acide phosphotungstique, ce qui garantit que l’aniline peut se combiner efficacement avec des protons et subir une opération de polymérisation par oxydation in situ pour former le film de polyaniline sur la surface de l’élastomère de polyuréthane lors de l’exécution de l’opération de polymérisation par oxydation in situ sur le liquide de revêtement et, par ailleurs, garantit mieux le dopage et le noyage efficaces de l’acide phosphotungstique dans le film de polyaniline et garantit efficacement les caractéristiques de structure de l’acide phosphotungstique en même temps, ce qui de cette manière garantit la souplesse et la conductivité du revêtement souple obtenu grâce à l’opération de polymérisation par oxydation in situ .
Dans un mode de réalisation, un rapport massique de l’aniline à l’acide phosphotungstique est de 1:(5 à 10), ce qui garantit mieux le fait d’effectuer efficacement la polymérisation par oxydation in situ , c’est-à-dire que cela garantit mieux le polyuréthane modifié dopé avec l’acide phosphotungstique, et améliore mieux la conductivité de l’élastomère de polyuréthane.
Dans un mode de réalisation, de l’H 2 O 2 est utilisé pour exécuter l’opération de polymérisation par oxydation in situ sur le liquide de revêtement, qui de préférence réalise la polymérisation et l’oxydation de l’aniline.
Dans un mode de réalisation, l’étape consistant à utiliser de l’H 2 O 2 pour exécuter l’opération de polymérisation par oxydation in situ sur le liquide de revêtement comprend spécifiquement l’étape consistant à ajouter goutte à goutte de l’H 2 O 2 dans le liquide de revêtement et faire réagir à température ambiante pendant 20 heures à 25 heures.
Dans un mode de réalisation, un dispersant est utilisé pour effectuer le traitement de dispersion de particules sur le liquide de revêtement.
Dans un mode de réalisation, l’étape consistant à effectuer un traitement de dispersion de particules sur le liquide de revêtement comprend : sous une vitesse de rotation de 100 tr/min, l’ajout du dispersant dans le liquide de revêtement et l’agitation pendant 30-50 minutes, ce qui de préférence réalise la dispersion suffisante et uniforme du liquide de revêtement.
Dans un mode de réalisation, l’agent dispersant est un acide dodécylbenzènesulfonique, qui a un meilleur effet dispersant sur le liquide de revêtement, de sorte que l’uniformité de dispersion du liquide de revêtement est mieux réalisée.
Dans un mode de réalisation, avant la procuration du revêtement souple et après l’étape consistant à exécuter l’opération de polymérisation par oxydation in situ sur le liquide de revêtement, le procédé de préparation du matériau d’électrode positive ternaire haute tension comprend en outre l’étape suivante consistant à : sécher le liquide de revêtement après l’opération de polymérisation par oxydation in situ pour réduire l’eau ou le solvant résiduels du matériau d’électrode positive ternaire haute tension, de façon à garantir de préférence les performances électrochimiques du matériau d’électrode positive ternaire haute tension.
La montre un autre mode de réalisation 100b de l’attache de sécurité 100, composée d’une pochette 1b tubulaire aplatie, d’un lien 2b formé par une lanière ou une cordelette, reliée à la clef CS et au mousqueton MQ. La pochette 1a comporte un passage dédoublé 141b aux extrémités du côté 14. Dans le cas d’une telle pochette 1b réalisée par le pliage d’un flan découpé 1b ( ) les passages 141b sont des découpes ouvertes aux extrémités de la ligne de pliage 16b. Ce mode de réalisation a l’avantage de réduire la section des passages 141b à la seule section nécessaire pour la section des brins 22, 23 combinés. Cette disposition permet également de bien séparer les brins 22, 23 dans la pochette 1b pour éviter qu’ils ne s’entremêlent et que cela complique le mouvement de rentrée de la clef CS et du mousqueton MQ dans la pochette ou aussi le mouvement inverse ou encore gêne la mise à plat de la pochette et de son contenu (clef CS et mousqueton MQ).
La montre un autre mode de réalisation 100c de l’attache 100 avec un lien en forme de ruban 2c. Le lien 2c passe par un passage allongé 141C en forme de fente réalisé dans le côté 14 de la pochette 1c, par ailleurs analogue à la pochette 1 ( ).
Les deux brins 22c, 23c du lien 2 passent à plat l’un sur l’autre dans le passage allongé 141c. La tenue de la matière de la pochette (cuir, matière plastique) ou un éventuel œillet de renforcement 142 en forme de fente, serti sur le bord du passage 141C permettent de conserver la forme de fente du passage 141c pour éviter que les brins 22, 23 a priori plats ne se vrillent. Un tel œillet de renforcement peut également garnir le bord des passages 141 des modes de réalisation décrits ci-dessus.
La nature de ruban 2c du lien 2 convient bien pour se fixer par une boucle 24c à l’œillet 31 de la clef CS et aussi à un œillet 32 de forme rectangulaire ou ayant au moins un côté droit, du mousqueton MQ.
Cette combinaison des œillets 31, 32 et de la boucle 24c à l’extrémité 221, 231 de chaque brin 22, 23 favorise la forme plate des extrémités 221, 231 du ruban 2c et ses mouvements de glissement rentrant et sortant dans la pochette 2c.
La montre un mode de fixation des extrémité 221c du brin 22c dans l’œillet 31 de la clef CS par une boucle 24c fixée par un rivet 261. La fixation du mousqueton MQ est analogue, en utilisant l’œillet 32.
La montre un mode de fixation de l’extrémité 221 du brin 22c dans l’œillet 31 de la clef CS par une couture 262 bloquant la boucle 24c.
La fixation du mousqueton MQ se fait de façon analogue à l’œillet 32.
100a,b,c Attache de sac à main ou d’objet
1 Pochette tubulaire aplatie
1a,b Flan découpé
11 Face de la pochette
11a,b Partie du flan découpé
12 Face de la pochette
12a,b Partie du flan découpé
La distribution de clé quantique, Quantum Key Distribution (QKD), est une technique exploitant des propriétés quantiques pour garantir un caractère aléatoire permettant de détecter l’interception et la ré-émission par un tiers malveillant, appelons-le Eve (Eavesdropper), d’un message initial généré par Alice à destination de Bob. Dans la mesure où il est impossible de cloner une information quantique inconnue sans qu’elle soit détruite, ou de mesurer un état quantique inconnu sans le modifier, la lecture des qubits lors de leur transmission entre deux interlocuteurs souhaitant chiffrer leurs communications avec une clé secrète issue de ces qubits par un intrus peut être immédiatement détectée : une interception sera immédiatement détectée par Alice et Bob, qui renonceront à cette clé.
Une technique QKD de référence est le protocole BB84 publié par C. Bennett et G. Brassard en 1984 et utilisant des variables discrètes : des qbuits. Un qubit prend une valeur 0 ou 1, et est représenté par la polarisation d’un unique photon, sur deux quadratures (bases) possibles : H/V ou D/A (la majuscule H, V, D, A indique le type de polarisation : H pour horizontale, V pour verticale, D pour diagonale et A pour Antidiagonale). Les étapes sont alors classiquement les suivantes.
Les grandes étapes de la distribution de clé quantique sont les suivantes : Alice génère une séquence de bits aléatoires et code chaque bit sur chaque impulsion lumineuse, puis l'émet vers Bob par le canal quantique. Celui-ci mesure alors l'information que porte l'impulsion qu'il a reçue. Alice et Bob évaluent un niveau d’interception des informations échangées sur le canal quantique en fonction des différences entre les données émises et celles mesurées et si le niveau est supérieur à un seuil fixé, il est mis fin à l’opération de distribution quantique. Si non, l’extraction de la clé secrète à partir des données corrélées est réalisée via une étape dite de réconciliation des données : dans cette étape de réconciliation, une chaîne de bits partagée par Alice et Bob est déterminée à partir des données corrélées et d’un algorithme de correction d’erreurs mettant en œuvre des bits de parité. Une étape d’amplification du secret est généralement mise en œuvre pour neutraliser la fuite d’information lors de la réconciliation.
Pour chaque qubit (0/1) d’une série de qubits générés aléatoirement par Alice, cette dernière génère sur le canal quantique un photon dont la polarisation dépend du choix, aléatoire, d’une quadrature (H/V ou D/A) et de la valeur binaire considérée (0/1).
A l’autre bout du canal quantique, côté réception, Bob sélectionne aléatoirement, pour chaque qubit, une quadrature pour réaliser la détection (soit sur H/V, soit sur D/A). Tout qubit mesuré sur une même quadrature que la quadrature utilisée à l’émission est normalement correctement transmis : 100% à ε près. (typiquement la valeur de ε est dans la plage [0 ; 10%]. Lorsque les quadratures Tx/Rx ne sont pas identiques, la transmission est fausse avec une probabilité de 50% à ε près.
Après la transmission, Bob possède donc un ensemble de mesures qui sont corrélées aux données envoyées par Alice, mais qui ont pu être espionnées par Eve.
Puis a lieu la phase dite de réconciliation n’utilisant que le canal de communication classique, où : une étape dite de sifting sélectionne les qubits transmis pour lesquels Alice et Bob utilisent une même quadrature de génération et de détection : pour ce faire, Alice et Bob communiquent en clair sur le canal classique pour diffuser les quadratures utilisées ; ceci permet d’élaborer deux versions d’une clé dite « sifted key» respectivement du côté d’Alice et de Bob, en écartant en moyenne 50% des qubits (quadratures Tx/Rx différentes) ; il est réalisé une estimation du taux d’erreur, pour déterminer la présence éventuelle d’Eve (cas de rejet de la clé), et pour sélectionner un code correcteur d’erreur (choix du code et du rendement) ou pour paramétrer un protocole interactif et itératif de correction d’erreur par requête/réponse pour la suite du traitement ; une étape de détection et correction des erreurs résiduelles comprenant des échanges de bits de parité calculés par Alice et/ou Bob sur leur clé « sifted key» respective a ensuite lieu (protocole Cascade ou Winnow, code correcteur d’erreur FEC LDPC…), à la suite de laquelle Alice et Bob partagent une clé rigoureusement identique, pour laquelle Eve dispose d’une certaine information.
Alice et Bob partagent alors une clé secrète (après une étape additionnelle d’amplification du secret).
La diffusion sur le canal public des informations partagées entre Alice et Bob (« side information ») concernant les valeurs des bits de parités, lors de la phase de réconciliation, constitue une fuite d’information préjudiciable susceptible de favoriser Eve dans sa recherche de la clé. Cette divulgation va à l’encontre du secret de la clé, et nécessite un traitement d’amplification du secret, au prix d’une réduction de la taille de la clé.
En effet, sachant le choix des bases utilisées pour chaque qubit, Eve sait quels qubits sont fiables (à 1-ε près) parmi ceux qu’elle a mesurés. A partir des qubits fiables, et sachant les valeurs (fiables) de parité et la méthode de correction des erreurs résiduelles, Eve peut déduire des valeurs d’autres qubits, soit en terme de valeur soit en terme de probabilité. Dans tous les cas, cette information diffusée sur le canal public permet de réduire la combinatoire d’exploration de la clé pour Eve.
Il est donc besoin d’une solution de distribution de clé quantique permettant de mieux préserver le secret et de diminuer le risque de fuite d’information sur le canal public.
A cet effet, suivant un premier aspect, la présente invention décrit un procédé de distribution quantique de clé entre un premier et un deuxième dispositifs de télécommunication (reliés par une première et une deuxième liaisons de télécommunication,
ladite première liaison étant une liaison de transmission optique et étant nommée ci-après canal quantique, ladite deuxième liaison de télétransmission étant nommé ci-après canal classique ;
ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre par le premier dispositif : génération d’une séquence aléatoire de bits par le premier dispositif ; pour chaque bit considéré successivement dans la séquence générée, codage dudit bit au moins par une valeur d’un paramètre définissant un état quantique d’une impulsion lumineuse respective comprenant au moins un photon, ladite valeur du paramètre étant déterminée en fonction d’au moins la valeur dudit bit ; une impulsion lumineuse présentant ladite valeur de paramètre étant ensuite émise sur le canal quantique et à destination du deuxième dispositif suite audit codage ; au moins une étape parmi les étapes j et jj ci-dessous : - (j) une étape j comportant au moins
- un calcul de bits de parité en fonction de bits de la séquence générée ; et
- une transmission, à destination du deuxième dispositif, d’informations relatives aux bits de parité calculés ;
est une vue schématique d’un convertisseur DC-DC bidirectionnel d’un chargeur selon la ;