INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De préférence, pour au moins l’un des joints périphériques 80, sinon pour tous les joints périphériques 80, la portion de bord secondaire 83 est en affleurement suivant la direction Y2, avec le bord secondaire 13 ou 33 de la plaque 10 ou 30 contre laquelle le joint 80 est formé. On pourrait alternativement prévoir que la portion de bord secondaire 83 est légèrement en retrait en sens opposé de la direction Y2, ou légèrement en saillie suivant la direction Y2, par rapport au bord secondaire 13 ou 33 de la plaque 10 ou 30 contre laquelle le joint 80 est formé. De préférence, pour au moins l’un des joints 80, sinon pour tous les joints 80, la portion de bord secondaire 83 est en en retrait, en sens opposé de la direction Y2, vis-à-vis du bord secondaire 53 de la plaque 50 contre laquelle le joint 80 est formé. Autrement dit, le bord 53 est avantageusement en saillie suivant la direction Y2 par rapport à la portion 83.
De préférence, pour au moins l’un des joints périphériques 80 interposé entre une plaque 10 et une plaque 50, sinon pour tous ces joints 80 interposés entre une plaque 10 et une plaque 50, la portion en creux 82 est en affleurement suivant la direction Y2, avec l’encoche 12 de cette plaque 10 contre laquelle le joint 80 est formé. De préférence, cette même portion en creux 82 est en retrait suivant la direction Y2, vis-à-vis de l’encoche 52 de la plaque 50 contre laquelle le joint 80 est formé. Cela peut impliquer que la taille de la portion en creux 82 est plus grande que la taille de l’encoche 52. Pendant la fabrication, la portion en creux 82 peut ainsi être traversée par le rail 131 sans le toucher.
De préférence, pour au moins l’un des joints périphériques 80 interposé entre une plaque 30 et une plaque 50, sinon pour tous ces joints périphériques 80 interposés entre une plaque 30 et une plaque 50, la portion en creux 82 est en retrait suivant la direction Y2, vis-à-vis des encoches 32 et 52 des plaques 30 et 50 entre lesquelles le joint périphérique 80 est interposé. Cela peut impliquer que la taille de la portion en creux 82 est plus grande que la taille des encoches 32 et 52. Pendant la fabrication, la portion en creux 82 du joint périphérique 80 peut ainsi être traversée par le rail 131 sans le toucher.
De préférence, pour au moins l’une des plaques terminales 70, et de préférence pour les deux plaques 70, le bord d’échange 71, le bord secondaire 73 et l’encoche 72 sont disposés de la même façon que le bord d’échange 31, le bord secondaire 33 et l’encoche 32 de la plaque 30. Autrement dit, hormis au niveau de la rainure 8, le bord d’échange 71, le bord secondaire 73 et l’encoche 72 ont la même forme et la même disposition que ceux de la plaque 30. De préférence, une épaisseur de la plaque 70, mesurée au niveau de son périmètre 3 parallèlement aux épaisseurs E10 et E30, est supérieure aux épaisseurs E10 et E30.
Comme montré sur les figures 2 et 6, la portion longitudinale 91 du joint 90, en sens opposé de la direction Y2, épouse et comble la forme des différentes encoches 12, 32, 52 et 72 et des portions en creux 82. En particulier, les encoches 32 et 52, qui sont en saillie par rapport aux autres, sont avantageusement encapsulées par la portion 91 du joint 90. Autrement dit, du joint 90 est interposé suivant la direction Z2 entre le périmètre 3 respectif des plaques 30 et 50 successives, au niveau des encoches 32 et 52, en étant reçu dans les encoches 12 et les portions en creux 82. Grâce à ces dispositions, non seulement une étanchéité optimale de la connexion fluidique entre le collecteur 100 et la face 5 est assurée, mais aussi le risque d’arc électrique au sein de la rainure 6 est réduit.
De plus, le joint 90 fait saillie, suivant la direction Y2, par-delà les bords d’échange 11, 31, 51 et 71. De préférence, le joint 90 est ainsi en saillie sur tout son périmètre, c’est-à-dire pour les portions de joint 91 et 92.
Pour fabriquer la pile à combustible 1, on peut mettre en œuvre un procédé tel que défini ci-après, et tel qu’illustré aux figures 7 à 9.
Comme montré sur la , on dispose préférentiellement la plaque d’appui 111, de préférence dans un plan horizontal, de sorte que la direction Z2 sera verticale et orientée vers le haut. Alors que les plaques 10, 30, 50 et 70 et les joints 80 ne sont pas encore empilés et que le joint 90 n’est pas encore formé, on installe temporairement le gabarit périphérique de centrage 130, comprenant les rails 131. Ici, seulement deux rails 131 sont prévus pour le gabarit 130, mais on peut en prévoir un nombre différent, en prévoyant un nombre correspondant de rainures de centrage 6 sur les plaques 10, 30, 50, 70. Le gabarit 130 comprend également une embase de fixation 132, à laquelle les rails 131 sont fixement attachés.
Le gabarit de centrage 130 est rapporté en périphérie de l’empilement 2, c’est-à-dire sur l’extérieur de l’empilement 2, contre le côté 4 de l’empilement 2 portant les rainures 6. Pour être fixé à la plaque 111, le gabarit 130 est rapporté en étant déplacé jusqu’à entrer en contact avec la plaque 111 parallèlement à la direction Y2, ou pour le moins avec un mouvement ayant une composante selon la direction Y2.
Pour être fixé à la plaque 111, on prévoit avantageusement que l’embase 132 est rapportée contre le bord de fixation 115 de la plaque 111, c’est-à-dire avantageusement le même bord de fixation 115 que celui qui servira plus tard à fixer le collecteur 100. De préférence, l’embase 132 est fixée au bord de fixation 115 par vissage. Des trous taraudés ménagés dans le bord 115 peuvent être utilisés pour le vissage du gabarit 130 et, plus tard, pour le vissage du collecteur 100.
Lorsque le gabarit 130 est installé, les rails 131 font saillie suivant la direction Z2 à partir de l’embase 132, en étant répartis dans un plan perpendiculaire à la direction X2.
Avantageusement, la présence de l’additif fluoré selon l’invention ne modifie pas substantiellement le procédé habituel de préparation de ladite composition d’électrode.
Typiquement, l’additif fluoré est dissous ou dispersé dans la suspension.
A l’issue de l’étape de séchage, le revêtement se présente sous forme d’un film adhérant au collecteur de courant.
L’électrode ainsi obtenue peut être ensuite calandrée afin de diminuer sa porosité c’est-à-dire en réduisant l’espace entre les différents constituants de l’électrode.
L’invention vise également un élément électrochimique comprenant l’électrode négative selon l’invention.
L’élément électrochimique selon l’invention est typiquement un élément Li-ion.
Ainsi, l’invention vise également un élément électrochimique de type Li-ion comprenant
Une électrode négative selon l’invention;
Une électrode positive;
Un séparateur;
Un électrolyte.
Dans le cadre de la présente invention, l’électrode positive peut être de tout type connu adapté aux éléments Li-ion.
Le terme « électrode positive » désigne l’électrode où entrent les électrons, et où arrivent les cations (Li + ) en décharge.
L’électrode positive consiste généralement en un support conducteur utilisé comme collecteur de courant qui est revêtu sur au moins l’une de ses faces de la formulation d’électrode positive, qui contient typiquement au moins un matériau actif d’électrode positive, un matériau conducteur électronique et un liant éventuel.
Dans l’exemple représenté, la plaquette 111 fait office de support mécanique, ou poignée, et est en particulier dépourvue de fonctionnalités électriques. Selon un mode de réalisation, la plaquette 111 diffère de la plaquette 101 précédemment décrite en relation avec la en ce que la plaquette 111 présente un diamètre strictement supérieur à celui de la plaquette 101. La plaquette 111 présente par exemple un diamètre égal à environ 200 ou 300 mm. La plaquette 111 peut en outre être en un matériau différent de celui de la plaquette 101. À titre d’exemple, la plaquette 111 est en silicium monocristallin.
Dans l’orientation de la , la couche diélectrique 113 revêt la face supérieure de la plaquette 111. La couche diélectrique 113 est par exemple en un oxyde, par exemple le dioxyde de silicium (SiO 2 ). À titre d’exemple, la couche diélectrique 113 est d’abord déposée sur la plaquette 111 puis planarisée, par exemple par polissage mécano-chimique, de sorte que sa face opposée à la plaquette 111 (la face supérieure de la couche 113, dans l’orientation de la ) présente une topographie adaptée à la réalisation ultérieure d’un collage moléculaire.
Dans l’exemple représenté, des marques d’alignement 114 sont formées dans la couche diélectrique 113. Les marques d’alignement 114 s’étendent par exemple dans l’épaisseur de la couche diélectrique 113 depuis la face supérieure de la couche 113. En , les marques d’alignement 114 ont été symbolisées par des triangles, étant entendu que les marques d’alignement 114 peuvent, en pratique, présenter une forme quelconque.
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue d’étapes ultérieures de report de la structure précédemment décrite en relation avec la sur la structure précédemment décrite en relation avec la , d’élimination de la plaquette 101, et de dépôt d’une couche diélectrique 115.
À titre d’exemple, la structure précédemment décrite en relation avec la est retournée par rapport à l’orientation de la puis mise en contact, par la face de l’empilement d’interconnexion 105 opposée à la plaquette 101 (la face inférieure de l’empilement d’interconnexion 105, dans l’orientation de la ), avec la couche diélectrique 113. Au cours de cette étape, la structure comprenant la plaquette 101, l’empilement actif de diode électroluminescente 103 et l’empilement d’interconnexion 105 est fixée à la plaquette 111. À titre d’exemple, la fixation sur la plaquette 111 est obtenue par collage moléculaire entre les deux surfaces mises en contact. Lors d’une étape préalable, les surfaces des couches 115 et 133 sont par exemple préparées de sorte à être rendues compatibles avec le collage.
Lors du collage, la structure précédemment décrite en relation avec la est par exemple alignée par rapport à la structure précédemment décrite en relation avec la avec une précision d’alignement de l’ordre de 100 µm. Plus précisément, au cours de cette étape, les marques d’alignement 107 sont alignées par rapport aux marques d’alignement 114.
À titre d’exemple, la plaquette 101 est éliminée par meulage (« grinding », en anglais), par attaque chimique humide (« wet etching », en anglais) ou, par exemple dans le cas où la plaquette 101 est en saphir, par une technique de décollement au laser (« Laser Lift-Off » - LLO, en anglais).
Une fois la plaquette 101 éliminée, la couche diélectrique 115 est par exemple déposée sur la structure du côté de la face de la couche diélectrique 113 opposée à la plaquette 111 (la face supérieure de la couche diélectrique 113, dans l’orientation de la ). La couche diélectrique 115 est par exemple ensuite planarisée, par exemple par polissage mécano-chimique, de sorte que sa face supérieure présente une topographie adaptée à la réalisation ultérieure d’un collage moléculaire. Dans l’exemple illustré, la couche diélectrique 115 revêt des parties de la couche diélectrique 113 non revêtues de l’empilement d’interconnexion 105, les flancs de l’empilement d’interconnexion 105, et les flancs et la face supérieure de l’empilement actif de diode électroluminescente 103. À titre d’exemple, la couche diélectrique 115 est en le même matériau que la couche diélectrique 113, par exemple le dioxyde de silicium.
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue d’une étape ultérieure de report de la structure précédemment décrite en relation avec la sur une structure comprenant une plaquette 131 revêtue, sur l’une de ses faces (la face supérieure de la plaquette 131, dans l’orientation de la ), d’une couche diélectrique 133. La plaquette 131 et la couche diélectrique 133 sont par exemple identiques ou analogues, respectivement, à la plaquette 111 et à la couche diélectrique 113 précédemment décrites en relation avec la .
À titre d’exemple, la structure précédemment décrite en relation avec la est retournée par rapport à l’orientation de la puis mise en contact, par la face de la couche diélectrique 115 opposée à la plaquette 111 (la face inférieure de la couche diélectrique 115, dans l’orientation de la ), avec la couche diélectrique 133. Au cours de cette étape, la structure précédemment décrite en relation avec la est fixée à la plaquette 131. À titre d’exemple, la fixation sur la plaquette 131 est obtenue par collage moléculaire entre les deux surfaces mises en contact.
Lors de l’étape de collage, la structure précédemment décrite en relation avec la est par exemple alignée par rapport à la plaquette 131 avec une précision d’alignement comprise entre 2 et 50 µm.
La illustre plus particulièrement une structure obtenue à l’issue d’étapes ultérieures d’élimination de la plaquette 111 et de la couche diélectrique 113, et de formation d’un empilement d’interconnexion 135.
À titre d’exemple, la plaquette 111 est éliminée par meulage, par attaque chimique humide ou par une technique de décollement au laser. La couche diélectrique 113 est par exemple d’abord éliminée partiellement par meulage, puis la partie subsistante de la couche diélectrique 113 est éliminée par polissage mécano-chimique de sorte à éviter tout risque d’endommagement de l’empilement d’interconnexion 105.
Dans l’exemple représenté, la face de la couche diélectrique 115 opposée à la plaquette 131 (la face supérieure de la couche diélectrique 115, dans l’orientation de la ), affleure la face de l’empilement d’interconnexion 105 opposée à la plaquette 131 (la face supérieure de l’empilement d’interconnexion 105, dans l’orientation de la ).
Dans l’exemple illustré en , l’empilement d’interconnexion 135 revêt les faces de l’empilement d’interconnexion 105 et de la couche diélectrique 115 opposées à la plaquette 131 (les faces supérieures de l’empilement d’interconnexion 105 et de la couche diélectrique 115 dans l’orientation de la ). L’empilement d’interconnexion 135 comprend par exemple des couches diélectriques, par exemple en dioxyde de silicium, et conductrices, par exemple en cuivre, alternées à l’intérieur desquelles sont formées des pistes et/ou bornes de connexion électrique symbolisées, en , par des rectangles disjoints.
À titre d’exemple, l’empilement d’interconnexion 135 est réalisé par la mise en œuvre d’étapes d’un procédé de type « damascène ». L’empilement d’interconnexion 135 est, dans l’exemple représenté, aligné par rapport aux marques d’alignement 107 préalablement formées dans l’empilement d’interconnexion 105. Cela permet en particulier de faire en sorte que les pistes et/ou bornes de connexion électrique de l’empilement d’interconnexion 135 soient connectées aux pistes et/ou bornes de connexion de l’empilement d’interconnexion 105 sous-jacent.
Ici, les positions de l’organe supérieur 141 et de l’organe inférieur 142 sont aussi respectivement déterminées sur la base de l’épaisseur supérieure cible EC1 et de l’épaisseur inférieure cible EC2.
Ici, le calculateur 150 calcule les positions de l’organe supérieur 141 et de l’organe inférieur 142 de sorte qu’après usinage, l’épaisseur supérieure 221 est égale à l’épaisseur supérieure cible EC1 et l’épaisseur inférieure 222 est égale à l’épaisseur inférieure cible EC2.
A titre d’exemple, lorsque la face supérieure 211 est orthogonale à la hauteur Y et située à la distance H1 de la traverse supérieure 111, l’organe supérieur 141 est positionné à une distance référencée H2 sur la calculée comme la différence entre i) la distance H1 entre la face supérieure 211 et la traverse supérieure 111, et ii) l’épaisseur supérieure cible EC1. Dans l’exemple de la , c’est plus particulièrement une extrémité 143 de l’organe supérieur 141 selon une direction parallèle à la hauteur Y qui positionnée à la distance H2. L’organe inférieur 142 peut être positionnée selon un calcul similaire.
Une fois les positions de l’organe supérieur 141 et de l’organe inférieur 142 déterminées, le calculateur 150 commande le déplacement de l’organe supérieur 141 et de l’organe inférieur 142 pour qu’ils se situent auxdites positions.
Le positionnement de l’organe supérieur 141 et de l’organe inférieur 142 est effectué par un mouvement de ces derniers selon la hauteur Y ou selon une direction inclinée par rapport à l’axe principal X, c’est-à-dire ici à la fois selon la hauteur Y et selon l’axe principal X.
Après le positionnement de l’organe supérieur 141 et de l’organe inférieur 142, le procédé comprend enfin une étape E6 d’enlèvement d’une partie de l’enveloppe 220.
L’étape E6 commence par le déplacement, par le moyen de préhension 120, de l’élément à pôles magnétiques 200 depuis l’unité de mesure 130 jusqu’à l’unité d’usinage 140.
L’étape E6 comprend ensuite un déplacement rectiligne, selon l’axe principal X, de l’élément à pôles magnétiques 200 par rapport à l’organe supérieur 141 et à l’organe inférieur 142. Lors de ce déplacement, l’organe supérieur 141 et l’organe inférieur 142 sont actifs dans le sens où ils enlèvent les parties de l’enveloppe 220 venant en contact avec eux. Ici, cela signifie que les meules rotatives sont en rotation.
Ce déplacement rectiligne est illustré à droite de la , sur laquelle l’organe supérieur 141 et l’organe inférieur 142 sont situés environs au milieu de la face supérieure 211 et de la face inférieure 212. Comme l’illustre bien la , avant son passage au niveau de l’organe supérieur 141, l’épaisseur supérieure 221 de l’enveloppe 220 est plus grande que l’épaisseur supérieure cible EC1, tandis qu’après, l’épaisseur supérieure 221 de l’enveloppe 220 est égale à l’épaisseur supérieure cible EC1. De même, avant son passage au niveau de l’organe inférieur 142, l’épaisseur inférieure 222 de l’enveloppe 220 est plus grande que l’épaisseur inférieure cible EC2, tandis qu’après, l’épaisseur inférieure 222 de l’enveloppe 220 est égale à l’épaisseur inférieure cible EC2.
Ici, grâce à l’étape E4 d’alignement, les axes de rotation R des meules rotatives sont parallèles à la face supérieure 211 et à la face inférieure 212. De plus, les meules rotatives sont plus larges que l’élément à pôles magnétiques 220. Un seul passage de l’élément à pôles magnétiques 220 entre les organes d’enlèvement de matière 141, 142, c’est-à-dire en une seule translation selon l’axe principal X, permet donc d’obtenir l’épaisseur supérieure cible EC1 et l’épaisseur inférieure cible EC2.
De façon remarquable, l’enlèvement d’une partie de l’enveloppe 220 recouvrant la face supérieure 211 et effectué en même temps que l’enlèvement d’une partie de l’enveloppe 220 recouvrant la face inférieure 212, c’est-à-dire de façon simultanée au cours du même passage.
L’étape E6 d’enlèvement permet donc d’aplanir l’enveloppe 220 dans le sens où elle supprime d’éventuelles irrégularités de l’enveloppe 220 et où elle ajuste l’épaisseur supérieure 221 et l’épaisseur inférieure 222.
Par exemple, le moyen de préhension peut comprendre seulement trois tiges. Trois points d’appuis permettent en effet d’orienter l’éléments à pôles magnétiques. Les tiges peuvent aussi présenter des ventouses ou des électroaimants pour maintenir l’élément à pôles magnétiques. D’autres moyens de préhension peuvent aussi être mise en œuvre, comme un tapis roulant permettant d’usiner les faces principales une par une.
L’unité de mesure peut présenter plus ou moins que six capteurs, par exemple un seul capteur par série permettant de mesurer la distance entre une face principale et la structure. La mesure d’une seule distance, selon la hauteur, peut en effet suffire à positionner un organe d’enlèvement de matière par rapport à une face principale. On peut en effet considérer que le bloc aimant est bien orienté et que seule la position de l’une de ses faces doit être déterminée.
Avec un seul capteur, il est aussi possible de déterminer l’orientation d’une face principale en déplaçant cette dernière par rapport au capteur et en acquérant plusieurs distances avec ce même capteur.
Au terme de la cinquième étape du procédé de l’invention, le sous-ensemble 6 constitue une cellule électrochimique et peut être manipulé, par un opérateur humain ou un robot, sans risque de voir ses différentes couches se séparer les unes des autres, car celles-ci sont efficacement maintenues les unes par rapport aux autres grâce à la colle enduite sur les surfaces S32 et S3 lors de la première étape préalable et dont une partie est dans les orifices 320 et 340.
Lorsque plusieurs cellules électrochimiques ont ainsi été créées, sous la forme de sous-ensembles 6, en répétant les première à cinquième étapes mentionnées ci-dessus, il est possible de poursuivre la fabrication de la pile à combustible 8 en formant, lors d’une étape ultérieure, un empilement, par juxtaposition des différentes cellules, comme représenté à la pour le troisième mode de réalisation. Cette étape ultérieure est facile et rapide à mettre en œuvre, en manipulant les cellules électrochimiques chacune de façon unitaire.
Les cinq premières étapes mentionnées ci-dessus permettent de constituer des cellules qui ont tous leurs composants principaux, dont la membrane CCM 25 et les deux demi-plaques bipolaires 42 et 44, et qui, dans le cadre d’une manipulation normale, ne risquent pas de se séparer ou de se décaler accidentellement, ce qui permet de les tester, voire de les pré-activer. En effet, créer ainsi une cellule électrochimique individuelle offre l'opportunité de la tester ensuite avec un outillage adéquat, outillage assurant les différentes étanchéités et permettant d'apporter les réactifs et éventuellement le fluide de refroidissement. Un tel outillage de test est avantageusement apte à, et conçu pour, mesurer l'efficacité de la cellule. Avantageusement, le même outillage, ou un outillage distinct permet d'effectuer, au moins partiellement, le rodage électrochimique qui est habituellement pratiqué après l’empilement des cellules, lorsque la pile est assemblée. Une telle activation, au moins partielle, permet de porter les performances électrochimiques au niveau ou proches du niveau attendu de performances initiales. De telles opérations de test et/ou de pré-activation permettent de valider le fonctionnement et les performances la cellule ainsi préassemblée, avant de les intégrer à l’empilement.
Dans le premier mode de réalisation, l’étanchéité du compartiment anodique, entre l’assemblage membrane-électrode 2 et la demi-plaque bipolaire anodique, et du compartiment cathodique, entre l’assemblage membrane-électrode 2 et la demi-plaque bipolaire cathodique, est assuré par les joints d’étanchéité périphériques 50 et les joints d’ouverture 51, et non pas par le pré-assemblage de l’assemblage membrane-électrode 2 avec l’une et/ou l’autre des demi-plaque bipolaires, tel que décrit ci-dessus. En effet, ce pré-assemblage par les quantités Q2, Q4 de colle qui s’étendent à travers les premiers et/ou deuxièmes orifices 320, 340 et qui proviennent de la colle enduite sur la première surface S34 du deuxième demi-cadre 34 ou de la colle enduite sur la deuxième surface S32 du premier demi-cadre 32, ne forment qu’un pré-assemblage au niveau de zones ponctuelles. Ce pré-assemblage est donc inapte à assurer une étanchéité fluidique du compartiment concerné vis-à-vis de l’extérieur.
Dans les deuxième à quatrième modes de réalisation représentés sur les figures 5 et suivantes, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Dans ce qui suit, on décrit principalement ce qui distingue ces modes de réalisation du premier. Si une référence est mentionnée dans la suite de la description sans être portée sur l’une des figures 6 à 8 ou si une référence est portée sur l’une des figures 6 à 8 sans être mentionnée dans la suite de la description, elle désigne le même objet que celui portant la même référence dans le premier mode de réalisation.