INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En variante, le sous-ensemble 6 ne comprend pas les couches de diffusion 28 et 29, lesquelles peuvent par ailleurs être omises, et/ou remplacées par des structures intégrées aux plaques bipolaires 4.
Quel que soit le mode de réalisation ou la variante considéré, la quantité de colle Q2 ou Q4 présente dans un orifice 320 ou 340 ne remplit pas forcément tout le volume de cet orifice.
Au moins un liant;
Caractérisée en ce que ladite composition comprend en outre au moins un additif fluoré réparti de façon uniforme entre les particules de matière active, liant et matériau conducteur éventuel au sein de ladite composition.
Le terme « électrode négative » désigne, lorsque l'accumulateur est en décharge, l'électrode fonctionnant en tant qu’anode, l’anode étant définie comme l’électrode où a lieu une réaction électrochimique d'oxydation (émission d'électrons). Le terme électrode négative désigne également l’électrode d’où partent les électrons, et d’où sont libérés les cations (Li+) en décharge.
Selon l’invention la répartition de l’additif est uniforme au sein de la composition. On entend ainsi une répartition de l’additif fluoré au sein de la composition telle que l’additif est distribué de façon homogène et non préférentielle entre les particules de matière active, de liant et du conducteur éventuel. Typiquement, une telle répartition est dénuée d’agglomérat, le terme « agglomérat » désignant l’assemblage de plusieurs particules primaires d'additif et mesurant plusieurs fois la taille de celles-ci, typiquement de diamètre supérieur à 10µm.
Un exemple de structure de cette répartition est illustré à la .
La matière active désigne la matière électrochimiquement active (ou électroactive) lithiophile, c’est-à-dire capable de stocker le lithium, par exemple par intercalation du lithium et/ou formation d’alliage de lithium.
Selon l’invention, la matière active est à base de silicium. Elle comprend donc des particules de matériau comprenant du silicium. Selon un mode de réalisation, lesdites particules sont choisies parmi les particules de composite silicium-carbone (Si-C) et les particules d’oxyde de silicium SiO x où 0<x<2.
Selon un mode de réalisation, la matière active peut également comprendre des particules de graphite.
On entend ici par « liant », les agents permettant de conférer à la composition et/ou l’électrode la cohésion des différents composants et sa tenue mécanique et son adhésion sur le collecteur de courant. On peut ainsi citer à titre de liants les polymères tels que le polyéthylène oxyde (PEO), le polyfluorure de vinylidène (PVdF) et ses copolymères tels que le copolymère de polyfluorure de vinylidène et hexafluoropropylène (PVDF-HFP), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et ses copolymères, le polyacrylonitrile (PAN), poly(méthyl)- ou (butyl)méthacrylate, polychlorure de vinyle (PVC), poly(vinyl formal), polyester, polyétheramides séquencés, polymères d'acide acrylique, acide méthacrylique, acrylamide, acide itaconique, acide sulfonique, élastomère tels que les poly(styrène/butadiène) (SBR) et les copolymères butadiène-acétonitrile hydrogénés (HNBR), et les composés cellulosiques tel que la carboxymethyl cellulose (CMC).
De préférence, le liant peut être choisi parmi la carboxyméthylcellulose (CMC), le styrène-butadiène (SBR), l’acide polyacrylique lithié (LiPAA) et l’acide polyacrylique non lithié (PAA, PAAH ou PAAN).
Le terme « matériau conducteur » désigne typiquement un conducteur électronique, tel qu’un matériau carboné, comme par exemple le graphite, le noir de carbone, le noir d'acétylène, la suie, le graphène, les nanotubes de carbone (CNT) ou un mélange de ceux-ci. Selon un mode de réalisation, le matériau conducteur est choisi parmi le noir de carbone et les nanotubes de carbone.
Selon un mode de réalisation, l’additif fluoré peut être choisi parmi LiF ou MgF 2 .
Selon un mode de réalisation, la composition d’électrode comprend avantageusement des particules de Si-C, et l’additif MgF 2 .
Selon un mode de réalisation alternatif, la composition comprend des particules de SiO x , où x est tel que défini précédemment, et LiF.
Selon un mode de réalisation, la composition comprend de 0.05 % à 5% (en poids) de l’additif fluoré, notamment de 0.1 à 3% (en poids), ledit pourcentage étant rapporté au poids total des constituants de la composition.
La composition peut comprendre en outre d’autres constituants tels qu‘un ou plusieurs solvants et/ou additifs visant à améliorer les propriétés électrochimiques de l’électrode.
Ensuite, au cours d’une seconde étape E2 illustrée sur les figures 4 et 5, les attaches 27 sont rapportées de part et d’autre des plaques de compression 25, en engageant leurs bras 27A, 27B dans les rainures 93 prévues à cet effet dans les mors 91, 92.
Ces attaches 27 sont bien positionnées lorsque leurs embases 27C s’appuient contre le côté supérieur des cellules unitaires 22. Ainsi, les cellules unitaires se trouvent-elles en effet bien alignées les unes par rapport aux autres.
Au cours d’une troisième étape E3 illustrée sur la , les mors sont actionnés pour s’écarter l’un de l’autre et les modules 20 obtenus sont extraits de l’outil 90.
En parallèle de ces étapes E1 à E3 (avant, pendant ou après ces étapes), la paroi de refroidissement 10 est fabriquée, avec ses conduites de refroidissement 11 et avec des ouvertures traversantes 12 permettant le passage des bras 27A, 27B des attaches 27 (étape E4).
Au cours d’une étape E5, cette paroi de refroidissement 10 est recouverte sur une partie de l’une de ses deux faces de mousse thermique 40. Cette mousse thermique est ici appliquée sur l’ensemble de la surface qui sera occupée par les cellules unitaires 22. Elle est donc appliquée en bandes, entre les ouvertures traversantes 12.
Enfin, au cours d’une étape E6, les modules 20 sont rapportés sur ces bandes de mousse thermique 40, en engageant les bras 27A, 27B des attaches 27 dans les ouvertures traversantes 12. Les extrémités libres de ces bras son ensuite fixés à la paroi de refroidissement 10 pour bloquer rigidement les modules 20 sur cette dernière.
Au cours de cette étape E6, il peut être nécessaire d’appliquer des efforts de compression sur les faces externes des bras des attaches 27, de manière à redresser ces bras qui ont tendance à fléchir vers l’extérieur de telle sorte qu’ils puissent s’engager dans les ouvertures traversantes 12.
Enfin, les modules 20 sont connectés électriquement entre eux.
De manière que la batterie d’accumulateurs 1 ainsi obtenue présente une compacité optimale, les ouvertures traversantes 12 permettant d’accueillir les bras des attaches 27 d’un même module sont situées sur deux lignes, et ces lignes sont confondues pour deux modules voisins (voir , étape E4). Ainsi, il est prévu six ouvertures traversantes 12 par ligne (excepté pour les lignes aux extrémités de la paroi de refroidissement 10). Autrement formulé, les attaches 27 de deux modules 20 voisins s’engagent par un de leurs deux bras dans des ouvertures qui sont situées sur une même ligne, ce qui permet de placer ces modules 20 très proches l’un de l’autre.
On comprend donc que les plaques de compression 25 d’un module 20 placé entre deux autres modules sont au contact des attaches de ces deux autres modules. Grâce à cette configuration, les contraintes qui s’exercent sur les attaches 27 de ce module (lorsque les cellules unitaires 22 gonflent) sont reprises en partie par ces deux autres modules.
Bien entendu, en variante, les modules pourraient être répartis différemment sur la paroi de refroidissement 10.
Typiquement, ils pourraient être plus écartés les uns des autres. Dans ce cas, on pourrait placer des éléments de butée entre ces modules, de manière à éviter toute déformation des bras au cours de la durée de vie des cellules d’accumulateurs.
En variante, on pourrait prévoir que deux modules soient placés dans l’alignement l’un de l’autre.
Il peut arriver qu’une fois les modules 20 assemblés, ces derniers ne soient pas immédiatement placés sur la paroi de refroidissement 10. Ils sont alors stockés. Le risque dans ce cas est que les bras des attaches 27 s’écartent progressivement, et qu’il ne soit plus possible ensuite de les engager au travers des ouvertures traversantes prévues dans la paroi de refroidissement 10. Pour éviter d’en arriver là, les modules peuvent être placés dans des boîtes temporaires réutilisables. En variante, des agrafes temporaires peuvent être placées sur les cellules, en positions tête-bêche avec les attaches. Quoi qu’il en soit, les boîtes ou agrafes temporaires permettent de contraindre les cellules unitaires et d’éviter que les bras s’écartent pendant le stockage des modules. Ces boîtes ou agrafes temporaires sont ensuite retirées des modules 20 avant que ces derniers ne soient placés sur la paroi de refroidissement 10.
On comprend mieux pourquoi on peut alors considérer que la fabrication d’un module est achevée uniquement lorsque ses attaches 27 sont fixées à la paroi de refroidissement 10.
La présente invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits supra, mais l’homme du métier saura y apporter toute variante conforme à l’invention.
la illustre schématiquement un cinquième exemple de circuit de convertisseur selon l’invention ;
la représente schématiquement un sixième exemple de circuit de convertisseur selon l’invention ; et
la illustre schématiquement un septième exemple de circuit de convertisseur selon l’invention.
Description détaillée On a illustré schématiquement à la un premier exemple de circuit de convertisseur 1 selon l’invention à deux ports 11A et 11B. Ces ports peuvent être alimentés par des sources 18A, 18B, notamment des chaînes PV.
Le circuit de convertisseur 1 comporte deux lignes de bus externe b1, b2, un étage haut 20, un étage bas 30, un étage intermédiaire 10, un condensateur flottant Cfc monté en parallèle avec l’étage intermédiaire et un condensateur de bus Cbus relié aux lignes b1, b2.
L’étage haut 20 comporte un seul interrupteur 21 constitué d’une diode.
L’étage bas 30 comporte également un seul interrupteur 31 constitué d’un transistor MOSFET, commandé par un signal g2 appliqué sur sa grille, et monté en parallèle avec une diode de roue libre 14. Alternativement, la diode 14 est intrinsèque au transistor.
L’étage intermédiaire 10 comprend une cellule centrale 100 connectée en haut à l’étage haut 20 et en bas à l’étage bas 30. Cette cellule comprend deux branches connectées entre elles en parallèle. Chaque branche est associée à un port respectif 11A, 11B et comporte un interrupteur haut 12A, 12B et un interrupteur bas 13A, 13B reliés entre eux par un point milieu Sa, Sb au port respectif 11A, 11B. Dans cet exemple, l’interrupteur haut 12A, 12B est une diode et l’interrupteur bas 13A, 13B est un transistor MOSFET qui est commandé par un signal g1A, g1B appliqué sur sa grille, et qui est monté en parallèle avec une diode de roue libre 14. Le point milieu Sa ou Sb est relié au port correspondant 11A ou 11B par l’intermédiaire d’une inductance LinA ou LinB.
Un circuit de pilotage 17 du circuit de convertisseur 1, dit aussi circuit de contrôle commande, est configuré pour générer les signaux de commande des interrupteurs commandables, en l’occurrence g1A, g1B, g2. A des fins de simplification, le bloc correspondant au circuit 17 est représenté sur les exemples suivants sans la flèche de sortie pour les signaux de commande.
Dans cet exemple, l’étage haut 20 ou bas 30 définit avec la cellule de commutation centrale 100 deux niveaux d’interrupteurs entre la ligne de bus respective et le port associé du convertisseur (N=2).
Dans cet exemple, le circuit de convertisseur 1 est de type « boost » unidirectionnel dans lequel l’interrupteur 21 de l’étage haut ainsi que celui 12A, 12B de chaque branche de la cellule centrale 100 relié à l’étage haut sont des diodes et l’interrupteur 31 de l’étage bas ainsi que celui 13A, 13B de chaque branche de la cellule centrale 100 relié à l’étage bas sont des transistors MOSFET.
Sur cette figure et dans d’autres exemples qui suivront plus loin, la moitié des interrupteurs du circuit sont des diodes (donc non commandables). Cela permet de simplifier la topologie et sa commande lorsque la structure est unidirectionnelle, mais une telle structure fonctionne également en « redressement synchrone », en remplaçant les diodes par des transistors MOSFET commandés adéquatement avec un temps mort.
La représente une commande possible (g1A, g1B, g2), pour une période de commutation, dans le cadre de la topologie du circuit proposée en , ainsi que les valeurs électriques résultantes dans une application à deux chaînes PV « 3000V » de caractéristiques différentes.
La représente un exemple simple de diagramme de contrôle-commande pour le circuit de pilotage 17 permettant de générer les signaux de commande pour un MPFC tel que celui de la . Les traits en pointillés signifient qu’ils représentent plusieurs signaux : g1A et g1B par exemple.
En haut de la (schéma 17H), on représente le diagramme schématique d’un exemple de contrôle-commande pour générer, à partir des mesures de la tension de bus DC (Vbus), de chaque tension PV (Vpv), de chaque courant d’entrée du MPFC (ILdc) et de la tension de condensateur interne Cfc (Vfcdc), le rapport cyclique (Ddc) à appliquer aux interrupteurs externes 21, 31 et les rapports cycliques (Mdc représentant Mdc1, Mdc2 dans le cas à deux ports) à appliquer à la cellule centrale et un rapport cyclique central moyen (Mdc_moy).
En bas de la (schéma 17B), on représente le diagramme schématique de contrôle-commande pour générer, à partir de ces rapports cycliques, les commandes g1 et g2 allant vers les interrupteurs du bas.
Ceci permet notamment un plaquage rigide et durable pour assurer le contact électrique entre la cosse et le connecteur.
Bien entendu, il peut être prévu d’autres types de connexion et maintien, par exemple par une soudure.
Selon l’un des aspects de l’invention, le nombre de barreaux conducteurs présents sur le connecteur électrique est égal à 1, 2, 3 ou plus.
Selon l’un des aspects de l’invention, le connecteur comprend deux barreaux conducteurs ayant chacun des tronçons surmoulés dans la matière électriquement isolante du corps principal, et comprenant chacun un tronçon intermédiaire.
Selon l’un des aspects de l’invention, les tronçons intermédiaires des deux barreaux conducteurs sont logés dans la même cavité du corps principal du connecteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, dans la cavité commune, les tronçons intermédiaires sont parallèles entre eux.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité comprend un fond hermétique et une paroi latérale se raccordant au fond hermétique.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité comprend une ouverture bordée par la paroi latérale, à l’opposé du fond hermétique, par laquelle du matériau d’étanchéité est déposé dans la cavité.
Selon l’un des aspects de l’invention, la cavité comprend un axe longitudinal qui passe par le fond hermétique et l’ouverture, et le tronçon intermédiaire du barreau conducteur présente une section sensiblement rectangulaire dont le grand côté est parallèle à l’axe longitudinal.
Dans un autre exemple de réalisation de l’invention, il y a autant de cavités que de barreaux conducteurs. Ainsi chaque barreau s’étend dans une cavité qui lui est propre.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’insert, encore appelé préforme, entoure un pourtour rectangulaire du barreau conducteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’insert est réalisé en matière électriquement isolante, notamment par surmoulage sur le tronçon intermédiaire du barreau conducteur. La matière électriquement isolante est notamment une matière plastique.
Selon l’un des aspects de l’invention, lors du procédé de fabrication, cet insert est formé avant la fabrication du corps principal surmoulé.
Cet insert est utile pour ménager autour du tronçon intermédiaire du barreau conducteur, un ou plusieurs évidements dans lesquels le matériau d’étanchéité peut fluer, avant de se solidifier. Sans cet insert, lors du surmoulage pour réaliser le corps principal, il aurait fallu employer des tiroirs rétractables dans le moule pour ménager ces évidements pour le matériau d’étanchéité. Dans certaines configurations, il est impossible d’utiliser des tiroirs rétractables car, s’ils sont sur le fond de la cavité du corps principal, ces tiroirs laisseraient, en fin de moulage, des ouvertures qu‘il faudrait ensuite fermer, ce qui compliquerait les opérations sur la ligne de production.
L’invention permet ainsi d’avoir les évidements souhaités pour faire l’étanchéité avec le matériau d’étanchéité au contact du barreau conducteur.
Selon l’un des aspects de l’invention, l’insert présente une forme externe qui est inscrite dans un pavé géométrique.
De préférence, pour au moins l’une des plaques bipolaires, et de préférence pour toutes, l’encoche de centrage 12 de la plaque de champ d’écoulement primaire 10 est en retrait vers l’intérieur de l’empilement 2, c’est-à-dire, en sens opposé de la direction Y2, par rapport à l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30. L’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 peut aussi, en outre, être de plus petite taille, suivant les directions X2 et Y2, que l’encoche de centrage 12 de la plaque de champ d’écoulement primaire 10. Ainsi, lors de la fabrication de la pile 1, pour chaque plaque bipolaire, c’est l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 qui vient en appui transversal sur le rail de centrage 131 pour assurer le positionnement transversal de la plaque bipolaire, pouvant donc être qualifiée d’encoche de centrage avec contact, alors que l’encoche de centrage 12 reste distante du rail de centrage 131 en étant traversée par le rail 131 suivant la direction Z2, pouvant donc être qualifiée d’encoche de centrage avec contact. Cela est notamment possible lorsque la plaque bipolaire est constituée des plaques 10 et 30 préassemblées et ajoutées à l’empilement ensemble, ou encore lorsque l’empilement est réalisé par empilement de cellules électrochimiques préassemblées. Ainsi, sur la , on a illustré que, pour au moins l’une des plaques bipolaires, et de préférence pour toutes, l’encoche de centrage 12 de la plaque de champ d’écoulement primaire 10 est en retrait vers l’intérieur de l’empilement 2, c’est-à-dire, en sens opposé de la direction Y2, par rapport à l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 d’une quantité, appelée décalage d’encoche « d12-32 », qui est de préférence comprise entre 0.1 millimètre et 1 millimètre, de préférence comprise entre 0.2 millimètre et 0.6 millimètre. Bien entendu, ce décalage d’encoche entre l’encoche de centrage 12 de la plaque de champ d’écoulement primaire 10 et l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 est indépendant du fait que, par exemple, la plaque de champ d’écoulement primaire 10 soit une plaque cathodique ou anodique, la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 étant alors respectivement une plaque anodique ou cathodique.
De préférence, l’encoche de centrage 52 d’au moins l’une des plaques membrane-électrode 50, ou de toutes les plaques membrane-électrode 50, est en affleurement par rapport à l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 adjacente. L’encoche de centrage 52 d’au moins l’une des plaques membrane-électrode 50, ou de toutes les plaques membrane-électrode 50, peut aussi, en outre, être de la même taille, suivant les directions X2 et Y2, que l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 adjacente. Ainsi, lors de la fabrication de la pile 2, l’encoche de centrage 52 vient en appui sur le rail de centrage 131 pour assurer le positionnement transversal de la plaque 50, lorsque la plaque 50 est ajoutée à l’empilement 2, et peut donc aussi être qualifiée d’encoche de centrage avec contact.
En variante, on peut prévoir que l’encoche de centrage 52 d’au moins l’une des plaques membrane-électrode 50, ou de toutes les plaques membrane-électrode 50, soit légèrement en retrait vers l’intérieur de l’empilement 2 par rapport à l’encoche de centrage 32 de la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 adjacente, et peut donc dans ce cas être qualifiée d’encoche de centrage sans contact. De préférence, l’encoche de centrage 52 est alors en saillie vers l’extérieur de l’empilement 2 par rapport à l’encoche de centrage 12 de la plaque de champ d’écoulement primaire 10 adjacente. Dans ce cas, on peut aussi prévoir que l’encoche de centrage 52 a une taille intermédiaire, selon les directions X2 et Y2 entre celles des encoches 12 et 32. Dans ce cas, pour assurer le centrage de la plaque 50 lors de l’empilement, on prévoit par exemple que la plaque membrane-électrode 50 est préassemblée avec une autre plaque qui dispose d’une encoche de centrage avec contact, ici par exemple la plaque de champ d’écoulement secondaire 30 adjacente. Pour l’alignement de la plaque membrane-électrode 50 avec cette autre plaque aux fins de son pré-assemblage, ou pour l’empilement de la plaque membrane-électrode 50 sans pré-assemblage, on peut prévoir d’assurer le centrage de la plaque membrane-électrode 50 par exemple par un alignement optique ou par des formes géométriques de pré-alignement entre les deux plaques adjacentes.
De préférence, comme montré sur la , chaque plaque de champ d’écoulement 10 occupe une épaisseur E10 au sein de l’empilement 2, l’épaisseur E10 étant mesurée parallèlement à la direction d’empilement Z2. E10 est l’épaisseur occupée au périmètre 3 de la plaque de champ d’écoulement 10. De préférence, chaque plaque de champ d’écoulement 30 occupe une épaisseur E30 au sein de l’empilement 2, l’épaisseur E30 étant mesurée parallèlement à la direction d’empilement Z2. E30 est l’épaisseur occupée au périmètre 3 de la plaque de champ d’écoulement 30. De préférence, chaque plaque membrane-électrode 50 occupe une épaisseur E50 au sein de l’empilement 2, l’épaisseur E50 étant mesurée parallèlement à la direction d’empilement Z2. E50 est l’épaisseur occupée au périmètre 3 de la plaque membrane-électrode 50. De préférence, les épaisseurs E10 et E30 sont supérieures à l’épaisseur E50, afin que les plaques E10 et E30 puissent ménager suffisamment de volume interne pour les canaux des champs d’écoulement, dans le sens de la direction d’empilement Z2. Par ailleurs, on prévoit avantageusement que l’épaisseur E10 est supérieure à l’épaisseur E30. Par exemple, l’épaisseur E10 est au moins 1,5 fois plus grande que l’épaisseur E30, voire deux fois plus grande. Cette différence entre les épaisseurs E10 et E30, combiné au positionnement et/ou à la taille relative des encoches 12 et 32 décrites ci-avant, permet de réduire le risque de court-circuit entre plaques de champ d’écoulement 10 et 30 adjacentes à une même plaque membrane-électrode 50. En effet, au sein de la rainure 6, la distance à parcourir pour la formation d’un arc électrique reliant l’encoche 12 à l’encoche 32 située par-delà la plaque membrane-électrode 50, est particulièrement élevée, grâce au retrait de l’encoche 12 et à l’épaisseur de la plaque 10, outre la présence de l’encoche 52 isolante et en saillie.
De préférence, pour au moins l’un des joints périphériques 80, sinon pour tous les joints périphériques 80, la portion de bord d’échange 81 est en affleurement suivant la direction Y2, avec le bord d’échange 11 ou 31 de la plaque 10 ou 30 contre laquelle le joint 80 est formé. On pourrait alternativement prévoir que la portion de bord d’échange 81 est légèrement en retrait en sens opposé de la direction Y2, ou légèrement en saillie suivant la direction Y2, par rapport au bord d’échange 11 ou 31 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 d’échange 81 est en en retrait, en sens opposé de la direction Y2, vis-à-vis du bord d’échange 51 de la plaque 50 contre laquelle le joint 80 est formé. Autrement dit, le bord 51 est avantageusement en saillie suivant la direction Y2 par rapport à la portion 81.