INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un système comprenant les étapes suivantes: former, à partir d’un substrat s’étendant parallèlement à un plan et présentant un indice optique inférieure à un indice effectif , un réflecteur anti-résonant pour au moins un mode stationnaire parallèle au plan d’un champ électromagnétique, ledit réflecteur s’étendant sur le substrat, le réflecteur comprenant au moins une bicouche semiconductrice s’étendant parallèlement au plan, ladite au moins une bicouche comprenant : une première sous-couche semiconductrice et une deuxième sous-couche semiconductrice s’étendant contre la première sous-couche, la deuxième sous-couche étant disposée entre la première sous-couche et le substrat, les première et deuxième sous-couches présentant respectivement des indices optiques et tels que et , la première sous-couche présentant également une épaisseur configurée pour former une cavité anti-résonante pour ledit au moins un mode stationnaire ; et former, sur le réflecteur, une source lumineuse configurée pour présenter ledit au moins un mode stationnaire parallèle au plan du champ électromagnétique, la source étant également configurée pour présenter, pour ledit au moins un mode stationnaire, l’indice optique effectif tel que .
Pour former l’empilement 51, les cellules électrochimiques 52 sont empilées, c’est-à-dire superposées, selon une direction d’empilement, qui est ici parallèle à la direction de compression X1, lorsque la cartouche 1 est intégrée à la pile 50. De préférence, lorsque la pile 50 est en fonctionnement, par exemple dans un véhicule, la direction d’empilement et la direction de compression X1 sont approximativement horizontales.
Le carter 60 entoure et protège l’empilement 51. Le carter 60 comprend une paroi transversale 61, dite « paroi de support », une paroi longitudinale 62 et une paroi transversale 63, dite « paroi de d’appui ». Ici, les parois 61 et 63 sont perpendiculaires à la direction X1 et la paroi longitudinale 62 est parallèle à la direction X1. La paroi longitudinale 62 est une paroi périphérique, qui entoure l’empilement 51, et qui relie les parois 61 et 63 entre elles, en y étant attaché à leur périmètre respectif. L’empilement 51 est aussi disposé entre les parois 61 et 63, qui sont préférentiellement sensiblement planes, la paroi 63 étant disposée dans la direction X1 par rapport à la paroi 61. Dans l’ensemble, les parois 61, 62 et 63 sont disposées pour que le carter 60 ait une forme générale parallélépipédique.
Dans le présent exemple, la paroi de support 61 et la paroi d’appui 63 sont amovibles par rapport à la paroi longitudinale 62. En variante, on peut prévoir que la paroi de support 61 est fixée à demeure ou forme une même pièce avec la paroi longitudinale 62, de sorte que les parois 61 et 62 forment un sous-ensemble qui est rapporté sur la paroi 63, laquelle est amovible vis-à-vis de ce sous-ensemble. En variante encore, on peut prévoir que les parois 62 et 63 sont fixées à demeure ou forment une même pièce, alors que la paroi 61 est fixée de façon amovible sur ce sous-ensemble. Quelle que soit la situation, on prévoit avantageusement que la paroi 61 soit amovible vis-à-vis de la paroi 63, soit par exemple en ce que la paroi 61 est amovible par rapport à la paroi 62, soit en ce que la paroi 62 est amovible par rapport à la paroi 63, soit les deux à la fois, comme dans le présent exemple.
La paroi d’appui 63 sert ici de plaque terminale fixe pour l’empilement 51, en ce que l’empilement 51 est en appui, suivant la direction X1, contre la paroi d’appui 63, sans interposition d’élément élastique de compensation dimensionnelle. Toutefois, on pourrait prévoir que l’empilement 51 comprend une plaque terminale fixe distincte, par l’intermédiaire de laquelle l’empilement 51 viendrait en appui contre la paroi d’appui 63. De préférence, la paroi d’appui 63 comporte des ouvertures qui peuvent être traversées par des connecteurs, non-représentés, prévus pour être raccordés à des conduits de circulation de fluides, permettant ainsi d’alimenter l’empilement 51 avec le combustible, le comburant, un fluide de refroidissement éventuel, et d’évacuer les produits de réaction s’il y en a.
La paroi de support 61 supporte chaque cartouche 1 par l’intermédiaire de son embase 10 respective. En particulier, pour chaque cartouche 1 à équiper, la paroi de support 61 ménage un orifice de réception 64 respectif, qui traverse la paroi de support 61 de part en part, parallèlement à la direction de compression X1. L’embase 10 de chaque cartouche 1 est reçue dans l’un de ces orifices 64. Si plusieurs cartouches sont prévues, elles sont alors réparties sur la superficie de la paroi de support 61.
De préférence, lorsque l’embase 10 est reçue dans l’orifice 64, son extrémité proximale 11 est accessible depuis une face extérieure 66 de la paroi de support 61. La face extérieure 66 donne avantageusement sur l’extérieur du carter 60 et est à l’opposé de l’empilement 51. Le pied 20 dépasse alors de la paroi 61 suivant la direction X1. La paroi de support 61 comporte aussi une face intérieure 69, opposée à la face extérieure 66, donnant sur l’intérieur du carter 60 face à l’empilement 51. La face extérieure 66 est tournée en sens opposé de la direction X1, alors que la face intérieure 69 est tournée dans la direction X1.
De préférence, chaque orifice 64 présente un filetage intérieur 65, formé en son sein. Lorsque l’embase 10 est reçue dans l’orifice 64 correspondant, le filetage extérieur 17 de l’embase 10 est engagé dans le filetage intérieur 65 de l’orifice 64. Autrement dit, on opère une liaison vis/écrou entre l’embase 10 et l’orifice 64 via les filetages 17 et 65. De ce fait, lorsque l’embase 10 est reçue dans l’orifice de réception 64, la cartouche 1 est retenue par la paroi de support 61, au moins en sens opposé de la direction X1, mais aussi, ici, dans le sens de la direction X1. La liaison vis-écrou entre l’embase 10 et l’orifice 64 est de préférence non réversible, au sens que l’effort imposé par le ressort 30 sur l’embase 10 ne permet pas de déclencher une rotation relative entre l’embase 10 et l’orifice 64.
Les filetages 17 et 65, lorsqu’ils sont engagés l’un dans l’autre, permettent un réglage d’une position de support de l’embase 10, définie par rapport à la paroi de support 61, suivant la direction X1, pour laquelle l’embase 10 est retenue par la paroi 61. Le réglage de la position de support peut être effectué parmi une plage continue de positions de l’embase 10 suivant la direction de compression X1, la plage de positions correspondant ici à la course de vissage du filetage 17 dans le filetage 65. En d’autres termes, en vissant et en dévissant l’embase 10 dans l’orifice 64, on ajuste la position de support de l’embase 10 par rapport à la paroi 61, parallèlement à la direction X1.
Pour actionner l’embase en rotation autour de l’axe X10 et ainsi effectuer le vissage et/ou le dévissage pour régler la position de support de l’embase 10, on peut avantageusement utiliser la tête d’actionnement 16, depuis l’extérieur du carter 60, en particulier depuis la face extérieure 66.
A l’une de ses extrémités, opposée à la paroi d’appui 63, l’empilement 51 comprend avantageusement une plaque terminale mobile 53, parfois appelée « plaque ressort ». Lorsque l’embase 10 est reçue dans l’orifice 64 et que la cartouche 1 est en configuration libérée, le pied 20 de la cartouche 1 vient en appui contre la plaque terminale mobile 53. Ainsi, l’effort presseur F30 respectif de chaque cartouche 1 est appliqué, par l’intermédiaire de leur pied 20 respectif, sur l’empilement 51, suivant la direction X1.
Durant l’utilisation de la pile 50, alors que l’empilement 51 est susceptible de se dilater et de se contracter parallèlement à la direction X1, le pied 20 reste maintenu en appui contre l’empilement suivant la direction X1 sous l’action du ressort 30, en coulissant si nécessaire par rapport à l’embase 10 pour s’adapter à cette dilation ou contraction. L’embase 10 reste fixe, en étant retenue par l’orifice de réception 64 au sein duquel l’embase 10 est reçue. La paroi de support 61 portant l’orifice 64 est quant à elle fixement rattachée à la paroi d’appui 63 opposée, via la paroi longitudinale 62. Alors que l’empilement 51 vient en appui contre la paroi 63 suivant la direction X1, l’empilement 51 est compressé entre les pieds 20 et la paroi d’appui 63 et reprend en compression l’effort presseur F30 appliqué par le ressort 30 de chaque cartouche 1.
La paroi de support 61 et la ou les cartouches 1 constituent ensemble un système de compensation dimensionnelle, ici intégré à la pile à combustible 50.
D’autres éléments peuvent être interposés dans l’empilement 51, entre la plaque 53 et la paroi 63, par exemple une plaque collectrice de courant et/ou une plaque d’isolation.
Pour que l’embase 10 soit reçue dans l’orifice 64 alors que le pied 20 dépasse par-delà l’orifice 64 pour être en appui contre l’empilement 51, la cartouche 1 et l’orifice 64 sont préférentiellement configurés pour que la cartouche 1 puisse être insérée dans l’orifice 64 suivant la direction X1, c’est-à-dire à partir de la face extérieure 66 de la paroi de support 61. De plus, cette insertion pourra être possible y compris alors que la paroi de support 61 est déjà fixée à la paroi d’appui 63, notamment via la paroi 62. On prévoit avantageusement d’effectuer cette insertion de la cartouche 1 alors que la cartouche 1 est en configuration précontrainte, de sorte que l’embase 10, le pied 20, le ressort 30 et le système de maintien 40 forment un ensemble qui reste solidaire et est donc facile à manipuler. La cartouche 1 est alors insérée dans l’orifice 64, en insérant d’abord le pied 20, jusqu’à ce que l’embase 10 soit reçue dans l’orifice 64 et y soit retenue en sens opposé de la direction X1, ici par engagement mutuel des filetages 17 et 65. Cela permet avantageusement d’installer la cartouche 1 alors que le carter 60 est déjà assemblé, ou partiellement assemblé, et que l’intérieur du carter 60 est difficilement accessible et/ou reçoit déjà l’empilement 51.
Insérer la cartouche 1 dans l’orifice 64 suivant la direction X1 est rendu possible grâce à la forme de la cartouche 1, notamment par le fait que, autour de l’axe X10, le pied 20 et le ressort 30 présentent un encombrement radial moindre par rapport à celui de l’embase 10. En particulier, on prévoit que le pied 20 est suffisamment étroit pour pouvoir franchir l’orifice 64, durant l’insertion de la cartouche 1 au travers de l’orifice 64 suivant la direction X1, depuis la face extérieure 66, jusqu’à dépasser par-delà la paroi de support 61, à l’intérieur du carter 60. En particulier, on prévoit aussi que le ressort 30 est suffisamment étroit pour pouvoir franchir l’orifice 64, durant l’insertion de la cartouche 1 au travers de l’orifice 64 suivant la direction X1. On prévoit aussi que l’extrémité distale 12 de l’embase 10 puisse entrer dans l’orifice 64 en y étant insérée suivant la direction X1, c’est-à-dire depuis la face extérieure 66.
De préférence, lorsque l’embase 10 est reçue dans l’orifice 64, on prévoit que la cartouche 1 puisse, depuis la face extérieure 66, être mise en configuration libérée, si elle était en configuration précontrainte, et/ou être mise en configuration précontrainte si elle était en configuration libérée. Pour cela, par exemple, on prévoit que, lorsque la cartouche 1 est en configuration précontrainte et reçue dans l’orifice 64, la tête 44 de la vis 43, et notamment l’empreinte 46 est accessible depuis l’extrémité proximale 11 de l’embase 10, et donc depuis la face extérieure 66. La vis 43 peut ainsi être actionnée depuis l’extérieur du carter 60. On peut notamment retirer la vis 43 via le débouché du conduit 14 du côté de l’extrémité 11, pour mettre la cartouche 1 en configuration libérée. Inversement, lorsque la cartouche 1 est en configuration libérée, on peut introduire la vis 43 dans le conduit 14, par le débouché du conduit 14 à l’extrémité 11, puis actionner la vis 43 en rotation depuis l’extrémité 11 pour engager le corps fileté 45 avec le fut taraudé 42 et ainsi aboutir à la configuration précontrainte, par exemple en vue d’une ouverture du carter 60 de la pile. La maintenance de la pile à combustible 50 est alors facilitée.
Toutefois, il a été observé que les cellules, et surtout celles dont la configuration est sensiblement plane (comme les cellules prismatiques ou les cellules dites « pouch »»), sont le siège de contraintes mécaniques importantes résultant de déformations qui apparaissent naturellement avec le temps.
Ces déformations se présentent généralement sous forme de gonflements internes localisés au centre de la cellule dans la zone où la résistance structurelle de l’enveloppe qui la contient est la plus faible. Or, ces déformations accélèrent les phénomènes de vieillissement de la cellule et ont donc tendance à favoriser des phénomènes destructifs.
Les batteries équipant les véhicules automobiles et, en particulier, les batteries de traction des véhicules à motorisation électrique, contiennent un grand nombre de cellules. Par conséquent, les déformations des cellules internes sont problématiques car elles conduisent à endommager les batteries. L’invention vise à apporter une solution à cette problématique en proposant une architecture spécifique de cellule qui permet de répartir les contraintes au sein de l’assemblage des cellules à l’intérieur de la batterie.
Comme illustré par les figures 1 et 4, cette architecture consiste à réaliser l’enveloppe 1 de la cellule sous forme d’un parallélépipède rectangle pourvu, sur deux côtés opposés, d’au moins un créneau 10 délimité latéralement par au moins un bord rectiligne 11 qui est destiné à s’imbriquer en quinconce dans les créneaux correspondant d’enveloppes de cellules identiques. Les figures 1 à 5 représentent des modes de réalisation de cellule dans lesquels chaque créneau 10 est délimité par deux bord rectilignes 11 réalisés de part et d’autre du créneau 10. Ces cellules viennent s’imbriquer comme illustré par l’assemblage de la . Ce créneau 10 peut être formé en creux comme représenté sur les figures 1 à 6 et 7 à 9 ou en saillie, comme représenté sur les figures 10 et 11.
L’enveloppe 1 peut prendre la forme d’une boîte mince dont l’épaisseur est plus ou moins faible en fonction du profil et des dimensions de l’empilage des feuilles 2 qui est destiné à y être conditionné.
Plus précisément, dans les modes de réalisation représenté ici sur les figures, la longueur du fond 10a des créneaux 10 correspond à la somme de la longueur des bords rectilignes 11. Dans le mode de réalisation préférentiel des figures 1 à 6, la longueur du fond 10a correspond ici au double de la longueur des bords rectilignes 11 de façon à obtenir un assemblage symétrique du fait que les deux bords rectilignes 11 ont même longueur.
Toutefois, il est possible de prévoir, sans sortir du cadre de l’invention, que les créneaux 10 ainsi que les bords rectilignes 11 soient asymétriques et de géométries et dimensions (longueur, largeur et, le cas échéant, épaisseur) différentes. Ainsi, les figures 7 à 10 représentent diverses variantes de réalisation possibles de la cellule de l’invention qui sont imbriquées trois par trois (les empilages de feuilles d’électrode n’y sont pas représentés).
En outre, dans le mode de réalisation des figures 1 à 6, les flancs latéraux 10b des créneaux 10 sont ici chanfreinés mais l’invention couvre aussi des variantes dans lesquelles les flancs des créneaux sont droits et perpendiculaires aux bords rectilignes 11 et permettent toujours d’assurer un assemblage imbriqué de cellules, comme illustré par les figures 7 à 10.
L’empilage de feuilles 2 remplit tout l’espace intérieur de l’enveloppe 1 de la cellule et les feuilles 2 sont disposées parallèlement à la hauteur (ou l’épaisseur) de l’enveloppe 1, comme illustré par les figures 1 à 4.
Les figures 1 à 3 représentent une première variante de réalisation de l’empilage interne de la cellule de l’invention dans laquelle toutes les feuilles 2 de l’empilage sont juxtaposées et chacune d’entre elles comporte deux collecteurs symétriques 21. Les figures 4 et 5 représentent une autre variante de réalisation de l’empilage interne de la cellule de l’invention dans laquelle cet empilage est constitué ici d’une seule feuille 2 repliée ou enroulée sur elle-même et l’empilage ne comporte alors que deux collecteurs 21.
L’invention prévoit d’ajouter, à l’intérieur de l’enveloppe 1 et de part et d’autre des créneaux 10, des feuillets d’électrode supplémentaires 2a de plus petites dimensions comme illustré par la ou des boucles 2b d’enroulement plus étroites comme illustré par la . Ainsi, l’invention porte également sur une nouvelle forme d’empilage des électrodes qui s’adapte à la forme de l’enveloppe 1 de la cellule.
Ainsi, grâce à l’invention, il devient possible d’arranger les cellules dans le pack de batterie, horizontalement ou verticalement, sans risque de glissement entre elles. Les zones de fortes contraintes mécaniques sont décalées et ne se trouvent plus les unes en face des autres comme c’est le cas lorsque les cellules sont parfaitement alignées.
Dans ces conditions, les cellules 1 sont assemblées (horizontalement sur la ) dans la batterie 3 de façon imbriquée en quinconce en étant décalées les unes par rapport aux autres. Dans cette configuration, il est ainsi possible de maîtriser la potentielle expansion du volume des enveloppes susceptible de générer des contraintes.
L’architecture de la cellule selon l’invention est globale et regroupe l’ensemble des variantes de réalisation comprenant toutes formes de feuilles électrochimiques regroupant l’ensemble comprenant les électrodes, les collecteurs de courant, le séparateur et l’électrolyte et est applicable à la fois à des cellules de profil sensiblement plat, du type à poche ou « pouch » et des cellules prismatiques ainsi qu’à tout procédé électrochimique utilisé pour le fonctionnement de la batterie.
NOUVEAU PROCÉDÉ DE PRÉPARATION SANS SOLVANT POUR CATHOLYTES ET COUCHES D’ELECTROLYTE SOLIDE La présente invention concerne le domaine du stockage de l’énergie, et plus précisément les accumulateurs, notamment de type lithium.
Le fonctionnement des accumulateurs au lithium est basé sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode positive et une électrode négative, séparées par un séparateur contenant un électrolyte, le lithium s’insérant dans l’électrode négative pendant le fonctionnement en charge.
La montre un premier mode de réalisation d’un système selon l’invention.
Les , , et présentent des premiers résultats de simulation numérique réalisés à partir d’un deuxième mode de réalisation du système selon l’invention.
Les , , et présentent des deuxièmes résultats de simulation numérique réalisés à partir d’un système selon l’art antérieur.
Les et présentent des troisièmes résultats de simulation numérique réalisés à partir d’un troisième mode de réalisation du système selon l’invention.
La présente un quatrième résultat de simulation numérique réalisés à partir d’un système comprenant un miroir de Bragg à la place d’un réflecteur selon l’invention.
La montre un mode de mise en œuvre d’un procédé de fabrication du système selon l’invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE La figure 1 montre un premier mode de réalisation d’un système 6 selon l’invention. Elle montre également un agrandissement d’une portion du système 6 ainsi qu’une courbe d’indice optique en fonction d’une profondeur . Elle montre en outre un repère orthonormé {X ; Y ; Z}.
Le système 6 comprend une source 1 lumineuse, un substrat 2 et un réflecteur 3.
Le substrat 2 s’étendant parallèlement à un plan P. Par rapport au repère orthonormé {X ; Y ; Z}, le plan P correspond au plan {X ; Z}. La ne représente qu’une portion du substrat 2. Ce dernier pouvant être massif, il peut présenter des dimensions très grandes par rapport aux autres éléments du système 6. Le substrat 2 est par exemple en silicium.
Par source 1 lumineuse, ou simplement source 1, on entend une source de rayonnement électromagnétique. Il s’agit par exemple d’une source laser ou d’une source électroluminescente. La source 1 est avantageusement configurée pour réaliser une émission d’un faisceau lumineux dans une gamme de longueurs d’ondes comprise entre 0,8 µm et 20 µm. Cette gamme comprend par exemple l’infrarouge proche et une partie de l’infrarouge moyen. L’émission peut être réalisée par une surface latérale de la source 1 ou par une surface parallèle au plan P. Dans ce premier cas, la source 1 est dite « à émission latérale » tandis que dans le dernier cas, la source 1 est dire « à émission de surface ».
Dans le mode de réalisation de la , la source 1 présente une forme de crête, dite « ridge » en anglais, s’étirant selon la direction Z. Autrement dit, elle présente un rapport d’aspect important avec une longueur, mesurée selon Z, supérieure à 200 µm et une largeur, mesurée selon X, inférieure à 50 µm. La source 1 peut présenter une hauteur, mesurée selon Y, inférieure à 20 µm, voire inférieure à 10 µm.
La source 1 est configurée pour émettre un champ électromagnétique et confiner ce champ électromagnétique dans un ou plusieurs modes stationnaires. Il peut s’agir de modes stationnaires, tels que ceux observables dans une cavité laser. La source est particulière en ce que chaque mode stationnaire est parallèle au plan P. Par mode parallèle au plan, on entend que le champ présente, de manière exclusive : une polarisation du champ électrique perpendiculaire au plan P ; ou une polarisation du champ magnétique perpendiculaire au plan P.
On entend que le champ ne présente pas les deux polarisations (du champ électrique et du champ magnétique) qui soient toutes deux sensiblement parallèle au plan P (c’est-à-dire parallèle à 10° près, voire 5° près). Dans le mode parallèle au plan P, on entend que le mode est par exemple transverse au plan P. Autrement dit, le champ électromagnétique comprend par exemple : une polarisation du champ électrique normale au plan (c’est à dire parallèle à la direction Y) et une polarisation du champ magnétique parallèle au plan P ; ou une polarisation du champ électrique parallèle au plan P et une polarisation du champ magnétique normale au plan P (telle qu’illustré dans la ).
Sauf mention contraire, un seul mode stationnaire du champ dans la source 1 sera considéré, afin de simplifier la description de l’invention. Les enseignements s’appliquent toutefois à chaque mode stationnaire lorsque la source 1 présente une pluralité de modes stationnaires.
le M est un ion métallique, le N est un ion de coordination contenant un ion cyanure, et le mélange formé après l’étape de mélange est acide.
Dans la présente demande, la source de phosphore, la source de lithium et le Li x M y N z sont mélangés et calcinés, et le carbure produit par la calcination et la décomposition du Li x M y N z réagit avec la source de phosphore dans un environnement acide pour produire du phosphate d’ions métalliques et du carbone élémentaire, ce qui permet de réaliser le mélange au niveau atomique de l’élément M, de l’élément C et de l’élément Li, formant par conséquent un matériau de cathode composite enrobé de carbone. Le procédé de préparation utilisé dans la présente demande permet de former une couche d’enrobage de carbone uniforme et un réseau conducteur à l’intérieur de la particule, ce qui améliore efficacement les performances électrochimiques du matériau de cathode. En outre, des éléments dopants peuvent être introduits dans le matériau brut par l’intermédiaire de la position M pour obtenir le dopage uniforme des éléments dopants.
Dans la présente demande, 0 ≤ x < 2, par exemple, x peut être 0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8 ou 1,9, etc.
Dans la présente demande, 0,8 ≤ y ≤ 2, par exemple, y peut être 0,8, 0,9, 1, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9 ou 2, etc.
Dans la présente demande, 0,5 < z < 0,8, par exemple, z peut être 0,52, 0,55, 0,6, 0,65, 0,7, 0,75 ou 0,78, etc.