INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
(2) la première solution débarrassée du cuivre a été ajoutée à 550 kg de scories humides (les scories produites par une élimination en profondeur des impuretés dans le lot précédent, comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de nickel et l’hydroxyde de cobalt, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 86%, et un pourcentage massique total d’hydroxyde de nickel et d’hydroxyde de cobalt était de 7,5%) comme deuxième agent d’élimination des impuretés, et soumise à une deuxième élimination du cuivre, où une température de réaction a été régulée à 80°C et un temps de réaction était de 4 h, de manière à obtenir des scories et une deuxième solution débarrassée du cuivre, où les scories (comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de fer et l’hydroxyde d’aluminium, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 77,3%) ont été utilisées comme agent d’élimination des impuretés pour la première élimination du cuivre dans le lot suivant, c’est-à-dire comme premier agent d’élimination des impuretés pour la première élimination du cuivre dans le lot suivant ;
(3) la deuxième solution débarrassée du cuivre a été ajoutée à une solution de carbonate de sodium à 30% en poids pour éliminer le fer et l’aluminium, et la valeur de pH a été ajustée à 4,5 pour éliminer le fer et l’aluminium, où une température de réaction a été régulée à 85°C, et un temps de réaction était de 4 h, de manière à obtenir des scories de fer et d’aluminium et une solution après l’élimination du cuivre, du fer et de l’aluminium, où les scories de fer et d’aluminium ont été lavées à l’eau à raison de 10 fois la masse de scories de fer et d’aluminium selon un mode de lavage à contre-courant en trois étapes, l’eau après le lavage a été ajoutée à un lixiviat de batterie au lithium usagée dans le lot suivant et soumise à la première élimination du cuivre dans le lot suivant, et les scories de fer et d’aluminium après le lavage (une teneur totale en Ni, Co et Mn < 1,5% en poids) étaient des déchets solides généraux et ont été utilisées pour fabriquer des granulés céramiques ; et
(4) la solution après l’élimination du cuivre, du fer et de l’aluminium a été ajoutée à 1 m 3 d’une solution mixte de carbonate de sodium et de sulfure de sodium (la teneur en carbonate de sodium était de 50 kg/m 3 et la teneur en sulfure de sodium était de 70 kg/m 3 ) et soumise à une élimination en profondeur des impuretés, où une température de réaction a été régulée à 85°C, un temps de réaction était de 2 h et la valeur de pH à un point final de réaction était de 6,5, de manière à obtenir des scories et une solution après l’élimination en profondeur des impuretés, où les scories (comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de nickel et l’hydroxyde de cobalt, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 85,2%, et un pourcentage massique total d’hydroxyde de nickel et d’hydroxyde de cobalt était de 6,7%) ont été utilisées comme agent d’élimination des impuretés pour la deuxième élimination du cuivre dans le lot suivant, c’est-à-dire le deuxième agent d’élimination des impuretés pour la deuxième élimination du cuivre dans le lot suivant ; et la solution après l’élimination en profondeur des impuretés a été utilisée pour récupérer davantage le nickel, le cobalt, le manganèse et le lithium.
Cu Fe Al Ni Co Mn Lixiviat mg/L 2355 3466 4988 54876 23876 16782 Première solution débarrassée du cuivre mg/L 470 3365 4021 56692 23874 15990 Deuxième solution débarrassée du cuivre mg/L 1,07 2872 3447 61382 24479 16722 Solution après l’élimination du cuivre, du fer et de l’aluminium mg/L 0,89 11,55 6,34 59473 24027 15949 Solution après l’élimination en profondeur des impuretés mg/L 0,78 2,11 0,44 56735 23521 15467 Scories de cuivre après le lavage en % en poids 10,39 0,88 1,58 0,55 Masse de Cu/Masse de Ni dans les scories de cuivre après le lavage 18,9
Données de test du processus d’élimination des impuretés dans l’exemple 3
Exemple 4 Cet exemple fournit un procédé pour éliminer les impuretés d’un lixiviat de batterie au lithium usagée, comprenant les étapes suivantes :
(1) 10 m 3 d’un lixiviat de batterie ternaire usagée (avec une valeur de pH de 1,0) ont été ajoutés à 1200 kg de scories humides (les scories produites par une deuxième élimination du cuivre dans le lot précédent, comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de fer et l’hydroxyde d’aluminium, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 72,3%) comme premier agent d’élimination des impuretés, et soumis à une première élimination du cuivre, où une température de réaction a été régulée à 50°C et un temps de réaction était de 5 h, de manière à obtenir des scories de cuivre et une première solution débarrassée du cuivre, où les scories de cuivre ont été lavées à l’eau à raison de 10 fois la masse des scories de cuivre, l’eau après le lavage a été utilisée comme solvant pour une solution mixte de carbonate de sodium et de sulfure de sodium lors d’une élimination en profondeur des impuretés, et les scories de cuivre après le lavage ont été utilisées pour récupérer davantage le cuivre ;
(2) la première solution débarrassée du cuivre a été ajoutée à 500 kg de scories humides (les scories produites par une élimination en profondeur des impuretés dans le lot précédent, comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de nickel et l’hydroxyde de cobalt, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 83,9%, et un pourcentage massique total d’hydroxyde de nickel et d’hydroxyde de cobalt était de 8,6%) comme deuxième agent d’élimination des impuretés, et soumise à une deuxième élimination du cuivre, où une température de réaction a été régulée à 50°C et un temps de réaction était de 5 h, de manière à obtenir des scories et une deuxième solution débarrassée du cuivre, où les scories (comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de fer et l’hydroxyde d’aluminium, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 74,2%) ont été utilisées comme agent d’élimination des impuretés pour la première élimination du cuivre dans le lot suivant, c’est-à-dire comme premier agent d’élimination des impuretés pour la première élimination du cuivre dans le lot suivant ;
L’eau après le lavage des scories de fer et d’aluminium contient des métaux précieux, qui peuvent être renvoyés au premier processus d’élimination du cuivre dans le lot suivant, de manière à récupérer les métaux précieux dedans et à réduire davantage la perte de métaux précieux.
De préférence, dans le cas où les scories de cuivre sont lavées à l’eau, une masse de l’eau utilisée est 2 à 10 fois la masse sur une base humide des scories de cuivre, ce qui permet non seulement de nettoyer efficacement les scories de cuivre, mais aussi d’éviter une utilisation excessive de l’eau.
De préférence, dans le cas où les scories de fer et d’aluminium sont lavées à l’eau, un procédé de lavage utilisé est un lavage à contre-courant en trois étapes, et une masse de l’eau utilisée est 2 à 10 fois la masse sur une base humide des scories de fer et d’aluminium, ce qui permet de nettoyer efficacement les scories de fer et d’aluminium, mais aussi d’éviter une utilisation excessive de l’eau.
Il n’y a aucune exigence particulière pour la source initiale du premier agent d’élimination des impuretés et du deuxième agent d’élimination des impuretés, qui, par exemple, peuvent être préparés en ajoutant une solution alcaline et du sulfure de sodium à un lixiviat (Cu < 0,1 g/L, Fe < 0,5 g/L, et Al < 1 g/L) de feuilles de cathode de batterie au lithium contenant une faible teneur en cuivre, en fer et en aluminium, mais sans s’y limiter.
Par rapport à l’art antérieur, les effets bénéfiques de la présente demande résident dans le fait que : dans la présente demande, un excellent effet d’élimination des impuretés peut être obtenu en recyclant les scories de déchets et la matière première dans les processus antérieur et postérieur sans l’introduction d’agent externe d’élimination des impuretés. Les taux d’élimination des impuretés de Cu, Fe et Al peuvent atteindre 99% ou plus. La perte de métaux précieux est faible et la quantité totale de Ni, Co et Mn dans les scories lavées de fer et d’aluminium est inférieure à 1,5% en poids. La masse de Cu/masse de Ni dans les scories de cuivre lavées est supérieure à 15 et le taux de récupération des métaux précieux est augmenté de 0,5%. En même temps, la quantité d’alcali ajouté et la quantité de scories produites sont réduites, où la quantité de scories produites est réduite de 20% à 60%, et l’efficacité économique globale est augmentée de 5%.
est un organigramme montrant un procédé pour éliminer les impuretés d’un lixiviat de batterie au lithium usagée dans divers exemples.
Afin de mieux illustrer les objectifs, les solutions techniques et les avantages de la présente demande, la présente demande sera développée plus en détail ci-dessous en référence aux exemples spécifiques et aux exemples comparatifs, qui sont utilisés pour une compréhension approfondie de la présente demande mais ne limitent pas la présente demande. Tous les autres exemples obtenus par l’homme du métier sans efforts créatifs doivent entrer dans le cadre de protection de la présente demande. Sauf indication contraire, les réactifs et instruments expérimentaux impliqués dans les exemples de la présente demande sont les réactifs et instruments conventionnels d’usage courant.
Exemple 1 Cet exemple fournit un procédé pour éliminer les impuretés d’un lixiviat de batterie au lithium usagée, comprenant les étapes suivantes :
(1) 10 m 3 d’un lixiviat de batterie ternaire usagée (avec une valeur de pH de 1,5) ont été ajoutés à 500 kg de scories humides (les scories produites par une deuxième élimination du cuivre dans le lot précédent, comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de fer et l’hydroxyde d’aluminium, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 74,5%) comme premier agent d’élimination des impuretés, et soumis à une première élimination du cuivre, où une température de réaction a été régulée à 80°C et un temps de réaction était de 4 h, de manière à obtenir des scories de cuivre et une première solution débarrassée du cuivre, où les scories de cuivre ont été lavées à l’eau à raison de 2 fois la masse des scories de cuivre, de l’eau après le lavage a été utilisée comme solvant pour une solution mixte de carbonate de sodium et de sulfure de sodium lors d’une élimination en profondeur des impuretés, et les scories de cuivre après le lavage ont été utilisées pour récupérer davantage le cuivre ;
(2) la première solution débarrassée du cuivre a été ajoutée à 700 kg de scories humides (les scories produites par une élimination en profondeur des impuretés dans le lot précédent, comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de nickel et l’hydroxyde de cobalt, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 84,3%, et un pourcentage massique total d’hydroxyde de nickel et d’hydroxyde de cobalt était de 8,9%) comme deuxième agent d’élimination des impuretés, et soumise à une deuxième élimination du cuivre, où une température de réaction a été régulée à 80°C et un temps de réaction était de 4 h, de manière à obtenir des scories et une deuxième solution débarrassée du cuivre, où les scories (comprenant le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de fer et l’hydroxyde d’aluminium, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 76,3%) ont été utilisées comme agent d’élimination des impuretés pour la première élimination du cuivre dans le lot suivant, c’est-à-dire comme premier agent d’élimination des impuretés pour la première élimination du cuivre dans le lot suivant ;
(3) la deuxième solution débarrassée du cuivre a été ajoutée à une solution de carbonate de sodium à 30% en poids pour éliminer le fer et l’aluminium, et la valeur de pH a été ajustée à 4,0 pour éliminer le fer et l’aluminium, où une température de réaction a été régulée à 85°C, et un temps de réaction était de 4 h, de manière à obtenir des scories de fer et d’aluminium et une solution après l’élimination du cuivre, du fer et de l’aluminium, où les scories de fer et d’aluminium ont été lavées à l’eau à raison de 2 fois la masse de scories de fer et d’aluminium selon un mode de lavage à contre-courant en trois étapes, l’eau après le lavage a été ajoutée à un lixiviat de batterie au lithium usagée dans le lot suivant et soumise à la première élimination du cuivre dans le lot suivant, et les scories de fer et d’aluminium après le lavage (une teneur totale en Ni, Co et Mn < 1,5% en poids) étaient des déchets solides généraux et ont été utilisées pour fabriquer des granulés céramiques ; et
(4) la solution après l’élimination du cuivre, du fer et de l’aluminium a été ajoutée à 1 m 3 d’une solution mixte de carbonate de sodium et de sulfure de sodium (la teneur en carbonate de sodium était de 50 kg/m 3 et la teneur en sulfure de sodium était de 70 kg/m 3 ) et soumise à une élimination en profondeur des impuretés, où une température de réaction a été régulée à 85°C, un temps de réaction était de 2 h et la valeur de pH à un point final de réaction était de 6,0, de manière à obtenir des scories et une solution après l’élimination en profondeur des impuretés, où les scories (comprenant des composants ayant les teneurs suivantes : le sulfure de cuivre, le sulfure de nickel, le sulfure de cobalt, l’hydroxyde de nickel et l’hydroxyde de cobalt, où un pourcentage massique total de sulfure de nickel et de sulfure de cobalt était de 88,2%, et un pourcentage massique total d’hydroxyde de nickel et d’hydroxyde de cobalt était de 7,5%) ont été utilisées comme agent d’élimination des impuretés pour la deuxième élimination du cuivre dans le lot suivant, c’est-à-dire le deuxième agent d’élimination des impuretés pour la deuxième élimination du cuivre dans le lot suivant ; et la solution après l’élimination en profondeur des impuretés a été utilisée pour récupérer davantage le nickel, le cobalt, le manganèse et le lithium.
Cu Fe Al Ni Co Mn Lixiviat mg/L 5184 5092 3191 52895 22625 14402 Première solution débarrassée du cuivre mg/L 859 4842 3247 56415 23656 14391 Deuxième solution débarrassée du cuivre mg/L 0,86 4493 2187 60641 24301 14932 Solution après l’élimination du cuivre, du fer et de l’aluminium mg/L 0,54 12,32 7,43 57721 23453 14532 Solution après l’élimination en profondeur des impuretés mg/L 0,41 1,03 0,62 52475 22403 14350 Scories de cuivre après le lavage en % en poids 15,44 2,43 0,81 0,78 Masse de Cu/Masse de Ni dans les scories de cuivre après le lavage 19,8
Données de test du processus d’élimination des impuretés dans l’exemple 1
Exemple 2 Cet exemple fournit un procédé pour éliminer les impuretés d’un lixiviat de batterie au lithium usagée, comprenant les étapes suivantes :
Avantageusement, on pourra prévoir que chaque compartiment soit équipé d’un ou plusieurs plots de contact, faisant saillie radialement depuis la paroi du compartiment. Le cas échéant, l’espace dans le compartiment défini par ce ou ces plots de contact présentera une section dont les dimensions correspondent sensiblement à celles de la cellule reçue par le compartiment. On minimise ainsi la surface de contact entre le compartiment et la cellule tout en garantissant le maintien de la cellule dans le compartiment.
Avantageusement, l’organe d’espacement rigide comporte au moins un organe de positionnement de la première carte de circuit imprimé. Le cas échéant, la première carte de circuit imprimé pourra comporter un organe complémentaire coopérant avec l’organe de positionnement pour définir une position prédéterminée de la première carte de circuit imprimé vis-à-vis de l’organe d’espacement rigide. Par exemple, l’organe de positionnement pourra comporter au moins un pion faisant saillie d’une surface de l’organe d’espacement rigide venant au niveau de la première carte de circuit imprimé et la première carte de circuit imprimé pourra comporter un orifice, formant l’organe complémentaire, l’orifice de la première carte de circuit imprimé étant traversé par le pion de l’organe d’espacement rigide lorsque la première carte de circuit imprimé adopte ladite position prédéterminée.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la batterie comporte une carte de circuit imprimé supportant un système de contrôle des cellules de charge électrique de la batterie, le système de contrôle étant équipé d’un faisceau de connexion pourvu d’un connecteur destiné à coopérer avec un équipement électronique externe, et l’organe d’espacement rigide comporte un renfoncement dans lequel s’étend ledit faisceau de connexion.
Le système de contrôle, aussi nommé système de gestion de la batterie ou BMS (de l’anglais Battery Management System) est par exemple capable de réaliser l’une ou plusieurs des fonctions suivantes, à savoir une fonction de surveillance de l’état des cellules de charge électrique, une fonction de contrôle de la décharge de tout ou partie des cellules de charge électrique, une fonction de contrôle de la charge de tout ou partie des cellules de charge électrique et une fonction d’équilibrage de la charge des cellules de charge électrique.
Avantageusement, la carte de circuit imprimé supportant le système de contrôle peut être une troisième carte de circuit imprimé, agencée de façon transversale vis-à-vis des première et deuxième cartes de circuit imprimé. On pourra par exemple prévoir que l’une, voire chacune, des première et deuxième cartes de circuit imprimé comporte un connecteur de type « bord de carte » et que la troisième carte de circuit imprimé comporte une portion de connexion s’insérant dans ledit connecteur bord de carte.
Si on le souhaite, l’une, voire chacune, des première et deuxième cartes de circuit imprimé pourra comporter une découpe formée au droit dudit renfoncement de l’organe d’espacement rigide et formant un passage au travers duquel s’étend ledit faisceau de connexion. Le cas échéant, ladite découpe pourra comporter une excroissance délimitant partiellement ledit passage et formant un organe de maintien du faisceau de connexion dans ce passage.
Avantageusement, l’organe d’espacement rigide comporte au moins un élément de maintien de la carte de circuit imprimé supportant le système de contrôle. Par exemple, l’organe d’espacement rigide pourra comporter au moins un ergot de maintien de ladite carte de circuit imprimé, chaque ergot faisant saillie d’une surface périphérique de l’organe d’espacement rigide.
Avantageusement, la batterie comporte un boîtier agencé pour recevoir la pluralité de cellules, la première carte de circuit imprimé et l’organe d’espacement rigide, le boîtier comportant un moyen d’assemblage à un élément d’un véhicule, notamment à un châssis d’un véhicule électrique ou à un cadre d’un vélo.
représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une portion de la batterie de la ; et
représente, schématiquement et partiellement, une vue en coupe d’une batterie selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
Ainsi, comme le montre la , les attaches utilisées pour fixer les cellules unitaires 22 entre elles pourraient présenter des formes différentes d’une simple agrafe.
Par exemple, comme le montre la première illustration de la , les extrémités libres des bras 127A, 127B des attaches 127 pourraient présenter des moyens d’encliquetage adaptés à se clipser sur le dessous de la paroi de refroidissement 10. Tels que représentés sur cette , ces moyens d’encliquetage se présentent sous la forme de dents 127D en saillie des faces intérieures des extrémités libres des bras. Ces dents présentent des formes triangulaires pour permettre le passage des bras au travers des ouvertures traversantes de la paroi de refroidissement 10, mais pour en empêcher le retrait.
Selon une autre variante non représentée, les extrémités libres des bras 127A, 127B des attaches 127 pourraient former des œillets. Ainsi, pour fixes les attaches, il suffirait de passer dans deux trous dédiés de la paroi de refroidissement 10 des tiges qui viendraient traverser ces œillets et bloquer ainsi les bras.
Selon une autre variante représentée sur la seconde illustration de la , les attaches 27 pourraient être couplées (par deux comme cela est montré, ou par trois voire par un plus grand nombre) afin de former une seule pièce monobloc 227.
Ici, ce couplage est assuré par deux tiges 271 qui s’étendent respectivement depuis l’une et l’autre des extrémités des deux bras d’une attache 27 jusqu’à l’une et l’autre des extrémités des deux bras d’une autre attache 27.
Selon une autre variante représentée sur la troisième illustration de la , l’attache 327 pourrait s’étendre selon l’axe Z sur une longueur comprise entre la moitié de la longueur des cellules unitaires et la longueur des cellules unitaires. On pourrait même prévoir que sa longueur soit supérieure à celle des cellules unitaires.
Ainsi, une seule attache 327 pourrait suffire à assembler ces cellules unitaires. Cette attache 327 présente ainsi une embase 327C en forme de plaque et deux bras 327A, 327B également en formes de plaques. Elle forme donc une sorte de tunnel de section en U.
En variante, si sa longueur est supérieure à celle des cellules unitaires 22, l’attache 327 pourrait être fermée à ses extrémités et former une sorte de boîte ouverte d’un côté seulement. Dans ce cas, les deux parois latérales de cette boîte (c’est-à-dire les deux bras) présenteraient de préférence des encoches pour le passage des mors de l’outil d’assemblage.
Dans le mode de réalisation illustré sur la , les plaques de compression 25 s’étendent en hauteur sur une hauteur plus grande que les cellules unitaires 22 (ici égale à la somme de la hauteur de ces cellules et de l’épaisseur de la mousse thermique 40). Cette configuration est représentée sur la première illustration de la .
Ainsi, ces plaques de compression 25 s’étendent depuis les embases 27C des attaches 27 jusqu’à la paroi de refroidissement 10. Elles forment ainsi des sortes de calles permettant de garantir que la distance entre les embases 27C des attaches 27 et la paroi de refroidissement 10 soit égale à la valeur souhaitée.
En variante, comme le montre la seconde illustration de la , le bord inférieur des plaques de compression 25 pourrait présenter des encoches 25A, ici au nombre de deux, délimitant entre elles une languette en saillie. Cette languette est ici revêtue sur son bord libre d’un renfort métallique 25B qui est par exemple serti ou monté en force sur la plaque de compression et qui permet de s’assurer que la plaque de compression 25 ne se déforme pas. Grâce à ces encoches 25A, la zone d’appui des plaques de compression 25 sur la paroi de refroidissent 10 est restreinte, ce qui évite (par exemple en cas de défaut de planéité de la paroi de refroidissement 10) que l’appui se fasse trop fort dans des zones non souhaitées.
Selon une autre variante, comme le montre la troisième illustration de la , les bords inférieurs des plaques de compression 25 de chaque module 20 peuvent être repliés à angle droit l’un vers l’autre, afin de former des rebords ayant des fonctions de support. Dans cette variante, la surface d’appui des plaques de compression 25 sur la paroi de refroidissement 10 est ainsi plus grande, ce qui permet de mieux répartir les contraintes. On notera que dans cette variante, la majorité des cellules sont entièrement en appui par l’un de leurs bords contre la mousse thermique 40. Toutefois, cette variante n’est pas préférée puisque les cellules unitaires situées aux extrémités de la superposition de cellules ne le sont pas entièrement, et elles risquent donc d’être moins bien refroidies que les autres cellules.