INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le moyen de connexion électrique 18 s’étend principalement selon la direction verticale V, de sorte qu’il est sensiblement perpendiculaire à la barre de connexion 16 d’une part et à la patte de connexion 20 d’autre part. Le moyen de connexion électrique 18 s’étend, selon cette direction verticale V, entre une première extrémité 22 et une deuxième extrémité 24 opposée à la première extrémité 22. Selon l’invention, le moyen de connexion électrique 18 traverse la carte de circuit imprimé 6 par son orifice 15. Les première et deuxième extrémités 22, 24 du moyen de connexion électrique 18 sont ainsi disposées de part et d’autre de la carte de circuit imprimé 6, avec la première extrémité 22 du côté de la deuxième face 12 de cette carte de circuit imprimé 6 et la deuxième extrémité 24 du côté de la première face 10. Le moyen de connexion électrique 18 est inséré au sein de l’orifice 15 à distance d’une paroi délimitant cet orifice 15 ; on comprend ainsi qu’il existe un jeu J non nul entre l’orifice 15 et le moyen de connexion électrique 18. Un tel jeu J non nul, combiné à la forme circulaire de l’orifice 15 et à la forme cylindrique du moyen de connexion électrique 18, facilite une insertion de ce moyen de connexion électrique 18 au sein de l’orifice 15 lors d’opérations de montage de l’onduleur 1.
De part et d’autre de l’orifice 15, le moyen de connexion électrique 18 est solidarisé respectivement à la barre de connexion 16 du côté de la première face 10 de la carte de circuit imprimé 6 et à la patte de connexion 20 du côté de la deuxième face 12 par des moyens de liaison 26, 28. L’onduleur 1 comprend ainsi un premier moyen de liaison 26 reliant la patte de connexion 20 au moyen de connexion électrique 18 et un deuxième moyen de connexion électrique 28 reliant le moyen de connexion électrique 18 à la barre de connexion 16. Plus particulièrement, le premier moyen de liaison 26 relie la patte de connexion 20 à la première extrémité 22 du moyen de connexion électrique 18 tandis que le deuxième moyen de liaison 28 relie la barre de connexion 28 à la deuxième extrémité 24 du moyen de connexion électrique 18.
Les moyens de liaison 26, 28 sont, selon les modes de réalisation, soit des moyens de fixation réversible soit des moyens de fixation irréversible. Selon les modes de réalisation, à la fois le premier et le deuxième moyen de liaison 26, 28 sont des moyens de fixation réversible, à la fois le premier et le deuxième moyen de liaison 26, 28 sont des moyens de fixation irréversible, ou encore l’un des premier et deuxième moyens de liaison 26, 28 est un moyen de fixation réversible tandis que l’autre est un moyen de fixation irréversible.
Tel qu’illustré à la , le premier moyen de liaison 26 et le deuxième moyen de liaison 28 sont tous deux des moyens de fixation réversible. De tels moyens de fixation réversible prennent ici la forme de vis, avec une première vis traversant la patte de connexion 20 de part en part jusqu’à la portion centrale de la première extrémité 22 du moyen de connexion électrique 18, et une deuxième vis traversant la barre de connexion 16 de part en part jusqu’à la portion centrale de la deuxième extrémité 24 du moyen de connexion électrique 18.
Le premier moyen de liaison 26 et le deuxième moyen de liaison 28 sont ici opposés selon la direction verticale V en que ce la tête de la première vis et la tête de la deuxième vis sont orientées à distance l’une de l’autre, tandis que leurs filetages respectifs se font face. Une telle disposition des moyens de liaison 26, 28 permet notamment de réaliser des opérations de fixation simplifiée du moyen de connexion électrique 18, par chacun des côtés de la carte de circuit imprimé, ce qui est rendu possible par la réalisation de ce moyen de connexion électrique indépendamment de la patte de connexion et de la barre de connexion.
Quel que soit le mode de réalisation des moyens de liaison 26, 28, la solidarisation de la barre de connexion 16 et du moyen de connexion électrique 18 indépendamment de la solidarisation entre ce moyen de connexion électrique 18 et la patte de connexion 20 permet de faciliter les opérations de montage de l’onduleur 1. L’onduleur 1 peut ainsi être obtenu à l’issue d’un procédé d’assemblage au cours duquel la barre de connexion 16 et le moyen de connexion électrique 18 sont assemblés l’un à l’autre par le biais du deuxième moyen de liaison 28, le moyen de connexion électrique 18 étant par la suite passé à travers l’orifice 15 de la carte de circuit imprimé 6 puis solidarisé à la patte de connexion 20 au niveau de sa première extrémité 22. Dans un cas tel qu’illustré où la solidarisation se fait par des moyens de vissage, l’opérateur peut ainsi réaliser les opérations de vissage de chaque côté de la carte de circuit imprimé, ce qui permet d’ajuster les dimensions de l’ouverture 15 faite dans la carte de circuit imprimé 6 aux seules dimensions du moyen de connexion électrique 18, sans tenir compte du passage d’un outil à travers la carte de circuit imprimé.
Dans le cas où une fixation irréversible, par exemple par déformation à froid, soudure ou brasure, est prévue entre le moyen de connexion électrique 18 et la patte de connexion 20 du module de puissance, celle-ci peut être mise en œuvre avant le montage du module de puissance 4 sur un premier côté de la carte de circuit imprimé 6, le moyen de connexion électrique 18 traversant la carte de circuit imprimé 6 via l’ouverture au moment de la fixation du montage du module de puissance 4 et présentant alors une extrémité libre disponible pour la fixation, par exemple par vissage, de la barre de connexion 16 depuis le deuxième côté 14 de la carte de circuit imprimé 6.
Dans un autre mode de réalisation de la présente demande, le séchage est un séchage par atomisation, où la température de l’air en entrée pour le séchage par atomisation est comprise entre 200 °C et 250 °C, et la température de l’air en sortie pour le séchage par atomisation est comprise entre 100 °C et 120 °C.
Dans certains modes de réalisation préférés, la source de lithium est une source parmi le carbonate de lithium, l’hydroxyde de lithium, l'oxalate de lithium et l’acétate de lithium.
Dans certains modes de réalisation préférés, une durée de mélange et de broyage est comprise entre 1 et 5 h.
Dans certains modes de réalisation préférés, le frittage est réalisé sous une atmosphère protectrice, entre 300 °C et 800 °C, pendant une durée comprise entre 2 et 10 h.
Dans certains modes de réalisation plus préférés, l’atmosphère protectrice est une atmosphère réductrice ou de l’argon.
Selon un quatrième aspect, la présente divulgation fournit l’utilisation du phosphate de fer et manganèse de l’un quelconque des modes de réalisation précédents dans un matériau pour cathode de batterie.
Les caractéristiques et la performance de la présente divulgation seront décrits plus en détail en conjonction avec les exemples suivants.
Exemple 1 Étape 1 : on a pris 50 g d’oxyde de lithium, nickel, cobalt et manganèse (LiNi 0,8 Co 0,1 Mn 0,1 O 2 ), on y a ajouté 5 g de polyphosphate d’ammonium et 55 g d’un dispersant, et on les a soumis à un broyage en broyeur à boulets, dans un broyeur planétaire à boulets. On a ajouté à cet effet de l’éthanol en tant que dispersant, en utilisant une vitesse de rotation du broyeur à boulets de 300 tr/min, un rapport boulets/matériaux de 15:1, et une durée de broyage en broyeur à boulets de 3 h. Suite au broyage en broyeur à boulets, le produit broyé a été séché à 60 ºC pendant 2 h, pour obtenir un matériau ternaire pour cathode enrobé de polyphosphate d’ammonium.
Étape 2 : ensuite, on a enrobé la surface du matériau pour cathode précédemment décrit avec un filet conducteur de carbone au moyen d’un revêtement par dépôt en phase vapeur sous vide, pour obtenir un matériau ternaire pour cathode pré-enrobé, le gaz utilisé étant un gaz mixte de méthane et d’acétylène selon un rapport molaire de 2: 1, pour l’enrobage, la température étant de 400 ºC, la durée de 2 h, et la pression de -20 kPa.
Étape 3 : dans des conditions d’agitation magnétique, on a ajouté le matériau ternaire pour cathode pré-enrobé à 500 ml d'une solution contenant du manganèse divalent et du fer, la concentration des ions manganèse et fer étant de 0,5 mol/l. Après une réaction pendant 2 h, on a obtenu un matériau pour cathode enrobé de phosphate de fer et manganèse. On a mesuré les teneurs en phosphore, fer et manganèse du matériau par spectrométrie à plasma à couplage inductif et, après filtration, on a mélangé le matériau avec de l’hydroxyde de lithium et de l’éthanol selon un rapport stœchiométrique de Fe:Mn:Li = 0,8:0,2:1, puis on a broyé pendant 3 h avec un rapport de volume solide-liquide de 1:1. On a séché par pulvérisation le mélange mixte semi-liquide précédemment décrit pour obtenir une poudre sèche, où la température de l’air en entrée pour le séchage par atomisation était de 200 ºC, et la température de l’air en sortie pour le séchage par atomisation était de 100 ºC. On a placé la poudre séchée dans de l’argon et on a fritté à 700 °C pendant 8 h, puis on a concassé le produit fritté pour obtenir un matériau ternaire pour cathode enrobé de phosphate de lithium, fer et manganèse. Les résultats de la caractérisation de celui-ci au microscope électronique à balayage et microscope électronique à transmission sont montrés dans les figures 1 et 2.
On a mélangé le matériau pour cathode obtenu avec du noir d’acétylène et du fluorure de polyvinylidène selon un rapport de masse de 9:0,2: 0,3, avec de la N-méthylpyrrolidone en tant que dispersant. On a mélangé uniformément le mélange, puis on l’a appliqué sur une feuille d’aluminium, qui a été soumise à un séchage par air forcé à 80 ºC pendant 5 h, puis à un séchage sous vide à 100 ºC pendant 12 h. Avec du PP comme séparateur, 1 M d’hexafluorophosphate de lithium (EC/DMC/DEC, avec un rapport de volume de 1:1:1) comme électrolyte, et une plaque de lithium métallique comme anode, on a assemblé la cathode faite du matériau précédemment décrit dans une pile bouton, que l’on a soumise à un test de charge-décharge à intensité constante, avec une tension comprise entre 2,0 et 4,3 V.
Exemple 2 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 1 en ce que, dans l’exemple 2, l’étape 2 comprenait de façon spécifique le matériau ternaire pour cathode pré-enrobé par atomisation avec une solution d’enrobage, où 100 g du matériau ternaire pour cathode ont été placés dans un dispositif de revêtement par atomisation pour réaliser le revêtement par atomisation, la durée de revêtement par atomisation étant de 0,5 h, et la solution d’enrobage étant une solution mixte de 3 g de dihydrogéno-phosphate d’ammonium et de 2 g de saccharose. On a fritté le matériau ternaire pour cathode enrobé sous une atmosphère d’air, à 400 °C, pendant 3 h, pour obtenir un matériau ternaire pour cathode pré-enrobé.
Exemple 3 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 2 en ce que, dans l’exemple 3, les quantités du matériau ternaire pour cathode, de la source de phosphore et de la substance organique ont été ajustées pour obtenir un matériau ternaire pour cathode pré-enrobé ayant les mêmes teneurs en carbone et acide phosphorique que celles de l’exemple 1.
Exemple 4 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 1 en ce que, dans l’étape 2 de l’exemple 4, la durée d’enrobage était de 5 h, et la pression était de -20 kPa.
Exemple 5 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 1 en ce que, dans l’étape 2 de l’exemple 5, la durée d’enrobage était de 10 h, et la pression était de -20 kPa.
Exemple 6 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 1 en ce que, dans l’étape 1 de l’exemple 6, la quantité ajoutée d'oxyde de lithium, nickel, cobalt et manganèse (LiNi 0,8 Co 0,1 Mn 0,1 O 2 ) était de 25 g.
Grâce à ces caractéristiques, le montage des deux électrodes et des tôles de fractionnement dans l’espace interne du boîtier est facilité.
Selon un mode de réalisation, les deux électrodes sont faites d’un métal choisi dans le groupe constitué du cuivre et de ses alliages.
Selon un mode de réalisation, le gaz inerte emprisonné dans l’espace interne du boîtier est choisi dans le groupe constitué de l’argon, du néon, du dihydrogène, du diazote, des gaz rares et des mélanges de ces gaz.
Selon un mode de réalisation, le gaz inerte comporte du dihydrogène.
Le choix du gaz inerte ou de la composition de gaz inertes permet de régler finement les conditions d’amorçage de l’éclateur à gaz ainsi que de limiter le temps de maintien de l’arc électrique entre les électrodes, ce qui améliore la capacité d’extinction de courant de suite de l’éclateur à gaz.
La est une représentation schématique d’un réseau électrique comportant un dispositif de protection prenant la forme d’un éclateur à gaz.
La est une vue en perspective d’un l’éclateur à gaz selon l’invention.
La est une vue en perspective éclatée de l’éclateur à gaz de la .
La est une vue en coupe de dessus de l’éclateur à gaz de la .
La est une vue en perspective de la base isolante du boîtier de l’éclateur à gaz de la .
La est une vue en perspective coupée de l’éclateur à gaz de la , le couvercle isolant du boîtier étant omis.
Les modes de réalisation ci-après sont décrits en relation avec un éclateur à gaz destiné à limiter les surtensions transitoires dans un réseau électrique ou de transmission de données comportant une ligne électrique à protéger, par exemple un réseau de télécommunications, ou un réseau pour le transport d’énergie à très haute puissance comme un réseau à haute tension, ou encore un réseau à moyenne ou basse tension.
L’éclateur à gaz ci-après décrit est plus généralement destiné à être branché sur tous types d’appareils, d’installations ou de réseaux alimentés électriquement et susceptible de subir des perturbations transitoires, notamment dues à la foudre. Un tel éclateur à gaz peut donc avantageusement constituer un parafoudre.
En référence à la , une ligne électrique à protéger 1 est relié par un éclateur à gaz 2 à une autre ligne électrique 3, par exemple une liaison de mise à la terre, une autre ligne de décharge, ou tout autre ligne électrique du réseau. L’éclateur à gaz 2 est ainsi branché en dérivation (ou encore en parallèle) sur la ligne électrique à protéger 1.
La ligne électrique à protéger 1 transporte une tension alternative ou continue.
Exemple 7 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 1 en ce que, dans l’étape 1 de l’exemple 7, la quantité ajoutée d'oxyde de lithium, nickel, cobalt et manganèse (LiNi 0,8 Co 0,1 Mn 0,1 O 2 ) était de 75 g.
Exemple 8 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 2 en ce que, dans l’étape 1 de l’exemple 8, la solution d’enrobage était une solution mixte de 2 g de dihydrogéno-phosphate d’ammonium et de 2 g de saccharose.
Exemple 9 Cet exemple a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 2 en ce que, dans l’étape 1 de l’exemple 9, la solution d’enrobage était une solution mixte de 6 g de dihydrogéno-phosphate d’ammonium et de 2 g de saccharose.
Exemple comparatif 1 L’exemple comparatif 1 a fourni une batterie dont le procédé de préparation était différent de celui de la batterie fournie dans l’exemple 1 en ce que, dans l’étape 1 de l’exemple comparatif 1, on n’a pas ajouté de polyphosphate d’ammonium ; et dans l’étape 3, on a ajouté une source de phosphore selon le rapport stœchiométrique du phosphate de lithium, fer, et manganèse. Après frittage, on a obtenu un matériau ternaire pour cathode enrobé de phosphate de lithium, fer et manganèse.
Exemple comparatif 2 Par rapport à l’exemple 1, la différence de l’exemple comparatif 2 réside dans le fait qu'il ne comprend pas les étapes 1 et 2 de l’exemple 1, à savoir qu’aucun traitement de pré-enrobage n’a été réalisé sur le matériau ternaire pour cathode. Dans l’étape 3, une source de phosphore a été ajoutée selon le rapport stœchiométrique du phosphate de lithium, fer et manganèse, et après frittage, on a obtenu un matériau ternaire pour cathode enrobé de phosphate de lithium, fer et manganèse.
Exemple comparatif 3 Par rapport à l’exemple 1, la différence de l’exemple comparatif 3 réside dans le fait qu'il ne comprend pas les étapes 1 et 2 de l’exemple 1, à savoir qu’aucun traitement de pré-enrobage n’a été réalisé sur le matériau ternaire pour cathode. Dans l’étape 3, une source de phosphore a été ajoutée selon le rapport stœchiométrique du phosphate de lithium, fer et manganèse, et on a ajouté du saccharose avec une fraction de masse de 3 % du phosphate de fer et manganèse et, après frittage, on a obtenu un matériau ternaire pour cathode enrobé de phosphate de lithium, fer et manganèse.
On a testé la performance des batteries obtenues dans les exemples 1 à 9 et dans les exemples comparatifs 1 à 3, et les résultats sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1 Comparaison des performances des produits obtenus dans les exemples et les exemples comparatifs Capacité de décharge à 0,1 C, mAh/g Capacité de décharge à 1 C, mAh/g 1 C/0,1 C % Capacité de décharge spécifique à 0,1 C après 100 cycles, mAh/g Taux de conservation du cycle Exemple 1 210,5 183,2 87,0 % 196,2 93,2% Exemple 2 209,4 182,8 87,3% 194,3 92,8% Exemple 3 209,2 181,8 86,9% 194,8 93,1% Exemple 4 205,7 180,6 87,8% 191,3 93,0% Exemple 5 201,6 177,8 88,2% 187,3 92,9% Exemple 6 209,2 183,1 87,5% 194,7 93,1% Exemple 7 210,4 183,2 87,1% 195,6 93,0% Exemple 8 209,3 182,7 87,3% 194,6 93,0% Exemple 9 208,5 181,4 87,0 % 194,1 93,1% Exemple comparatif 1 201,8 175,3 86,9% 182,6 90,5% Exemple comparatif 2 185,2 153,5 82,9% 152,2 82,2% Exemple comparatif 3 192,5 167,7 87,1% 168,1 87,3 %
Conformément aux données présentées dans le tableau précédent, on peut voir que, par rapport aux batteries préparées à partir du matériau pour cathode directement enrobé avec du phosphate de lithium, fer et manganèse, les batteries préparées à partir des matériaux pour cathode enrobés de phosphate de lithium, fer et manganèse fournies par les exemples selon la présente divulgation ont une meilleure performance de cycle et une plus grande stabilité de cycle, ce qui indique une étroite combinaison de la couche d’enrobage de phosphate de lithium, fer et manganèse avec le matériau ternaire.
De plus, par rapport à un revêtement par atomisation, la couche de carbone enrobée par dépôt en phase vapeur est plus stable que la couche de carbone enrobée par revêtement par atomisation, et présente certains avantages en termes de conductivité et de capacité. Lors du procédé d’enrobage par dépôt en phase vapeur, la durée du dépôt en phase vapeur est particulièrement importante. Si la durée d’enrobage est trop longue, la couche d’enrobage de carbone pourrait être trop épaisse ; la conductivité serait certes améliorée, mais cependant, la capacité serait réduite.
Les teneurs précédemment décrites sont uniquement des exemples préférés de la présente divulgation, mais ne visent pas à limiter la présente divulgation. Pour l’homme du métier, différentes modifications et variations peuvent être apportées à la présente divulgation. Toute modification, substitution équivalente et amélioration, etc., faite en respectant l’esprit et le principe de la présente divulgation sera incluse dans le champ de protection de la présente divulgation.
ELECTRODES NEGATIVES A BASE DE SILICIUM ET D’ADDITIF FLUORE La présente invention concerne le domaine du stockage de l’énergie, et plus précisément les accumulateurs au lithium.
Le fonctionnement des accumulateurs lithium-ion est basé sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode positive et une électrode négative, séparées par un électrolyte, le lithium étant emmagasiné à l’électrode négative, pendant le fonctionnement en charge.
Les accumulateurs rechargeables au lithium-ion offrent d’excellentes densités énergétique et volumique par rapport aux autres technologies de stockage électrochimiques d’énergie et occupent aujourd’hui une place prépondérante sur le marché de l’électronique portable, des véhicules électriques et hybrides ou encore des systèmes stationnaires de stockage de l’énergie.
Il est donc désirable d’optimiser la densité d’énergie des batteries Li-ion, par exemple en augmentant la quantité de lithium pouvant être emmagasinée à l’électrode négative. Parmi les configurations envisagées pour améliorer les densités d’énergie des cellules électrochimiques, les matériaux électrochimiquement actifs d'électrode négative peuvent inclure du silicium, qui a une capacité dix fois supérieure à celle du graphite. Cependant, l’intercalation/désintercalation du lithium au sein du silicium s’accompagne d’une forte expansion volumique, de l’ordre de 300%. Cette expansion va être à l'origine de la dégradation de la cellule Li-ion : i) dégradation de l'intégrité de l'électrode qui conduit à une diminution de l’utilisation de l'électrode, ii) fracture de l'interface électrode-électrolyte (ou SEI pour « Solid Electrolyte Interphase ») qui conduit à la formation continue de produit de dégradation et à la consommation de l’électrolyte, et iii) application de contraintes mécaniques sur l'ensemble de la batterie et dégradations des autres composants.
De fait, la durée de vie en cyclage des batteries Li-ion à électrode négative à base de silicium est insuffisante et il est crucial de l’améliorer.
De préférence, chaque moyen de comparaison est configuré pour délivrer un signal de comparaison indicatif du résultat de la comparaison, et chaque moyen de contrôle comprend deux portes logiques ET comportant chacune deux entrées, une première entrée de chaque portes logiques ET étant configurée pour recevoir le signal de comparaison, la deuxième entrée d’une première porte logique ET étant configuré pour recevoir un signal de commande binaire du bras de commutation, une sortie de la première porte logique ET étant configurée pour être reliée à une entrée de commande d’un interrupteur du bras de commutation parmi les premier et deuxième interrupteurs, la deuxième entrée de la deuxième porte logique ET étant configuré pour recevoir le complément du signal de commande, une sortie de la deuxième porte logique ET étant configurée pour être reliée à une entrée de commande de l’autre interrupteur parmi les premier et deuxième interrupteurs.
Avantageusement, le dispositif de surveillance comprenant en outre un moyen de filtrage configuré pour filtrer la tension entre les deux interrupteurs d’au moins un bras de commutation et délivrer la tension filtrée au moyen de comparaison associé audit bras de commutation, la tension filtrée étant la tension de contrôle.
De préférence, le demi-pont capacitif de puissance électrique comportant un troisième interrupteur et un quatrième interrupteur reliés en série et fonctionnant en commutation dure pour former un deuxième bras de commutation, chacun des troisième et quatrième interrupteurs étant en outre relié à l’une des bornes d’entrée différente, la deuxième borne de sortie étant reliée entre les troisième et quatrième interrupteurs du deuxième bras de commutation, le dispositif de surveillance comprenant en outre :
- un deuxième moyen de comparaison configuré pour comparer une deuxième tension de contrôle égale à une tension entre les troisième et quatrième interrupteurs du deuxième bras de commutation au seuil de détection prédéterminé, et
- un deuxième moyen de contrôle configuré pour commander l’un des troisième et quatrième interrupteurs de sorte qu’un courant ne circule pas à travers ledit interrupteur lors de la détection de la défaillance de l’autre interrupteur à partir du résultat de la comparaison délivrée par le deuxième moyen de comparaison.
L’invention a également pour objet un convertisseur de puissance réversible de type continue continue à commutation dure pour véhicule automobile.