INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La différence entre cet exemple et l'exemple 1 est uniquement qu'un rapport molaire de l'élément manganèse dans le précurseur A, de l'élément fer dans le précurseur B, de l'élément lithium dans le carbonate de lithium et du dihydrogénophosphate d'ammonium ajouté à l'étape (3) était de 0,7:0,3:1:0,3 ; et une quantité d'ajout d'alcool polyvinylique était de 2 % d'une masse totale du précurseur A et du précurseur B.
La différence entre cet exemple et l'exemple 1 est uniquement qu'un rapport molaire de l'élément manganèse dans le précurseur A, de l'élément fer dans le précurseur B, de l'élément lithium dans le carbonate de lithium et du dihydrogénophosphate d'ammonium ajouté à l'étape (3) était de 0,9:0,1:1:0,3 ; et une quantité d'ajout d'alcool polyvinylique était de 10 % d'une masse totale du précurseur A et du précurseur B.
Alternativement, il est possible d’appliquer des champs magnétiques locaux contrôlés électriquement dans un emplacement prédéfini et de déplacer les skyrmions à cet emplacement prédéfini.
Il est aussi envisageable d’utiliser l’aimantation de la couche supérieure de la jonction tunnel magnétique.
Pour une opération de réinitialisation consistant à faire revenir les particules magnétiques 40 vers le réservoir, il peut être injecté une (ou plusieurs) impulsion de courant dans la piste 32 ayant une amplitude et une durée similaire à l’impulsion de courant initiale mais avec une polarité inverse.
Il peut être noté ici que les poids synaptiques peuvent être utilisés pour augmenter ou diminuer la vitesse de l’ensemble de particules magnétiques 40 et que seules N i particules magnétiques 40 soient dans la zone de détection 46, les autres particules 40 étant autour de la zone de détection 46.
Alternativement, il est également possible d’avoir un réservoir plus large et une constriction, réalisée par, par exemple, lithographie en même temps que le réservoir lui-même, et que l’impulsion de courant serve uniquement à déplacer N i particules magnétiques 40 hors du réservoir.
Dans ce cas, le neurone 28 est également propre à effectuer une opération initiale de remplissage du réservoir.
Lors d’une telle opération d’initialisation, les particules magnétiques 40 sont, par exemple, créées par l’application d’une impulsion de courant présentant une grande amplitude.
Pour les particules magnétiques 40 non-volatiles, cette impulsion de courant initiale suffit pour la réalisation de toutes les itérations de l’opération de calcul.
On comprendra que les impulsions de courant utilisées lors de ces itérations présentent une amplitude plus faible pour éviter la génération de particules magnétiques 40 supplémentaires.
En variante, les particules magnétiques 40 peuvent être générées magnétiquement ou électriquement puis déplacées aux emplacements désirés avant l’utilisation du neurone 28.
Le neurone 28 est également propre à mettre en œuvre une opération d’apprentissage.
L’opération d’apprentissage implique l’emploi de la tension de grille, cette tension étant ajustée en fonction de la valeur du poids synaptique à coder.
Un tel ajustement de tension est réalisé en prenant soin de ne pas perturber les skyrmions présents dans la piste 32 associée au sous-module de modification.
Il est ainsi proposé un neurone 28 réalisant la somme pondérée des entrées et des poids synaptiques, directement avec le nombre de particules magnétiques 40 injectées, et d’effectuer la lecture électrique de cette somme grâce à un effet magnétorésistif, qui effectue de manière intrinsèque une fonction non-linéaire.
Ainsi, le composant neuromorphique 28 décrit permet d’effectuer le stockage des poids synaptiques, le calcul de la somme pondérée et l’application de la fonction d’activation de façon intégrée dans un même dispositif compact.
Un tel composant neuromorphique 28 s’appuie notamment sur la possibilité de contrôler électriquement la nucléation, le déplacement et l’annihilation de particules magnétiques 40 dans des multicouches magnétiques, afin d’injecter (de nucléer, déplacer ou les deux à la fois) un certain nombre de particules magnétiques 40 proportionnel à l’entrée et au poids synaptique pour chaque piste 32. Le composant neuromorphique 28 bénéficie donc du fait que les particules magnétiques 40 peuvent aisément être contrôlées et comptées.
est une vue en perspective partielle d’une batterie selon la présente invention comprenant un carter à l’état ouvert et recevant le groupe de modules représenté sur la ,
est une vue en perspective partielle d’une batterie, selon la présente invention, montrant un groupe de six modules représentés sur la reliés entre eux suivant un montage en série et raccordés fluidiquement entre eux,
est une vue partielle d’une batterie selon la présente invention comprenant un carter à l’état ouvert et recevant le groupe de modules représenté sur la ,
montre la batterie représentée sur la à l’état de fermeture du carter et avec son propre système de refroidissement.
Les figures annexées, notamment 1 à 11, montrent, au moins partiellement, au moins un module M de batterie, selon la présente invention, notamment pour véhicule électrique, ledit module M comprenant un support 1 (ou une embase), de préférence de forme parallélépipédique rectangle, présentant deux faces 1a, 1b opposées sensiblement planes dont l’une, dite face 1a de fixation, forme une face de fixation, une pluralité de cellules 2 électrochimiques, de préférence de forme cylindrique. Chaque cellule 2 s’étend entre une première extrémité 2a et une deuxième extrémité 2b. Chaque cellule 1 est fixée, par sa première extrémité 2a, sur la face 1a de fixation du support 1 en s’étendant sensiblement perpendiculairement à cette dernière.
On entend par cellule 2 électrochimique, une cellule 2 formant un unique accumulateur d’énergie. Une telle cellule peut être par exemple une cellule 2 lithium-ion.
La première extrémité 2a de chaque cellule 2 est munie d’une première borne 20a d’une première polarité, par exemple positive, et la deuxième extrémité 2b est munie d’une deuxième borne 20b d’une deuxième polarité, par exemple négative.
De préférence, des premiers moyens conducteurs 1, 10a relient électriquement les premières bornes 20a entre elles et des deuxièmes moyens conducteurs 3 relient électriquement les deuxièmes bornes 20b entre elles. Les cellules 2 peuvent alors être montées électriquement entre elles en parallèle dans le module M.
Conformément à la présente invention, la face 1a de fixation comporte des cavités (ou des logements) 10a taraudées. En outre, la première extrémité 2a de chaque cellule 2 comporte un filetage 20a externe (voir notamment les figures 3 et 4), de sorte que chaque cellule 2 est fixée dans la face de fixation 2a par vissage de sa première extrémité 2a filetée dans l’une des cavités 10a taraudées (voir notamment les figures 1, 4 à 8, 10).
Ainsi, grâce à leur fixation par vissage directement dans le support 1, les cellules 2 d’un tel module M de batterie peuvent être fixées aisément, ce qui réduit les coûts d’intervention et peuvent être démontées et remplacées individuellement sans nécessiter de remplacer l’ensemble du module M, ce qui permet de rendre moins contraignant les interventions et de réduire leurs coûts. Par ailleurs, du fait qu’aucune destruction du module M n’est réalisée lors de ces interventions, il est possible de recycler le module M.
De préférence, le support 1 peut avantageusement former, au moins dans une partie comportant les cavités 10a taraudées, un conducteur de l’électricité de faible impédance, de préférence un conducteur de cuivre ou d’aluminium. Dans ce cas, les premiers moyens conducteurs 1, 10a peuvent être intégrés dans le support 1 en étant formés par ledit conducteur. Un tel conducteur peut être relié à une borne principale B1 de la batterie, ou à un conducteur d’un autre module M selon la présente invention formé par les premiers ou deuxièmes moyens conducteurs 1, 10a, 3. D’autre part, la première borne de chaque cellule 2 peut être formée par le filetage 20a ou la zone du filetage en contact avec la cavité 10a taraudée concernée. Ainsi, il est possible de réaliser simultanément le vissage et le contact électrique des cellules 2 avec le conducteur prévu pour relier électriquement entre elles leurs premières bornes, ce qui facilite la connexion des cellules 2 et réduit d’autant le prix de revient du module.
Si on se réfère plus particulièrement aux figures 3 et 4, on peut voir que la ou chaque cellule 2 cylindrique comporte une enveloppe cylindrique et que le filetage 20a externe est pratiqué dans la surface externe de l’enveloppe au niveau de la première extrémité 2a.
Dans un mode de réalisation préférentiel, comme on peut le voir notamment sur la , le support 1 peut comprendre au moins une chambre 1c de refroidissement s’étendant entre les cavités 10a taraudées et la face 1b du support 1 opposée à la face 1a de fixation. La chambre 1c de refroidissement permet, à travers celle-ci, le passage d’un fluide de refroidissement, par exemple un fluide diélectrique, pour assurer le refroidissement des cellules 2. Une telle chambre 1c de refroidissement permet de refroidir la et/ou les cellules 2 et le module et donc la batterie comprenant le module M ou une pluralité de modules M reliés entre eux. Ainsi, le fluide de refroidissement refroidit au moins une partie du support 1, c’est-à-dire au moins la zone des cavités 10a taraudées qui à leur tour refroidissent les cellules 2 par conduction thermique entre leurs surfaces en contact.
Dans une forme de réalisation préférentielle du support 1 comportant une chambre 1c de refroidissement et permettant de mettre en contact ou en immersion au moins une partie de la première extrémité 2a des cellules 2, comme on peut le voir notamment sur les figures 1, 2 et 4, le fond des cavités 10a taraudées peut comporter une ouverture 100a, dite ouverture 100a de communication fluidique, débouchant dans la chambre 1c de refroidissement de sorte à mettre en communication fluidique cette dernière avec la cavité 10a taraudée. En outre, le module M peut comprendre des moyens d’étanchéité 4a empêchant la sortie du fluide de refroidissement hors des cavités 10a taraudées tout en permettant l’immersion ou le contact d’au moins une partie de la première extrémité 2a dans ou avec le fluide de refroidissement. Dans le cas où le conducteur, prévu pour relier électriquement les premières bornes 20a, est formé au moins en partie par les cavités 10a taraudées, cette forme de réalisation permet également d’obtenir un refroidissement du conducteur ainsi en contact avec le fluide de refroidissement. Cette caractéristique permet ainsi de refroidir directement (ou individuellement) la ou chaque cellule 2 (directement) en contact ou en immersion, par au moins une partie de sa première extrémité 2a, avec ou dans le fluide de refroidissement, ce qui améliore notablement ou optimise le refroidissement de chaque cellule et/ou de ses connexions/contacts.
Si on se réfère plus particulièrement à la , on peut voir que le fond des cavités 10a taraudées peut comporter un bord annulaire 101a entourant l’ouverture 100a de communication fluidique. Les moyens d’étanchéité 4a peuvent consister en des joints annulaires qui peuvent être interposés chacun (au moins un) entre le bord annulaire 101a et le bord d’extrémité de la première extrémité 2a (de la cellule 2 correspondante) vissée dans la cavité 10a taraudée correspondante.
Cette caractéristique relative au refroidissement, grâce à la présence d’une telle chambre 1c de refroidissement dans le support 1, et le cas échéant son étendue jusque dans les cavités 10a taraudées permettant un refroidissement individuel de chaque cellule 2 par immersion ou contact direct de leur première extrémité 2a dans ou avec le liquide de refroidissement, permet d’utiliser des cellules 2, par exemple utilisant la technologie lithium ion, nécessitant un refroidissement le plus favorable possible, notamment lorsqu’elles nécessitent des montées en température élevées pour leur fonctionnement optimum. C’est notamment le cas des cellules 2 utilisées pour les batteries de véhicules électriques hybrides (HEV) ou à batterie (BEV). Un tel système de refroidissement selon la présente invention permet ainsi d’éviter tout risque d’incendie ou de destruction de la partie fonctionnelle des cellules 2 ou un vieillissement accru de ces dernières.
Le composant neuromorphique 28 est, entre autres, un dispositif spintronique, de sorte que ce composant présente les mêmes avantages que tous les composants spintroniques. En particulier, le composant neuromorphique 28 bénéficie du caractère non-volatile intrinsèquement lié aux propriétés magnétiques des particules magnétiques 40.
Un tel composant est, en outre, compatible avec les composants CMOS et d’autres composants spintroniques.
Le composant neuromorphique 28 présente aussi un fonctionnement fiable et reproductible sur une large gamme de fréquence. Cette fiabilité s’accompagne d’une bonne résistance aux radiations électromagnétiques de l’environnement.
Un tel effet est amplifié par le fait que la somme pondérée implique une statistique sur un grand nombre de particules magnétiques 40. Ceci permet également de diminuer l’influence de la distribution des tailles de particules magnétiques 40, cette distribution pouvant générer des bruits.
De plus, les opérations réalisées par le neurone 28 peuvent être relativement rapides du fait que la nucléation et le déplacement des particules magnétiques 40 sont des effets physiques présentant une dynamique relativement rapide.
De plus, cette dynamique implique une faible densité de courant, ce qui permet de réduire l’énergie consommée par le composant neuromorphique 28.
Les particules magnétiques 40 ont aussi une taille submicronique, les dimensions des pistes 32 sont donc relativement petites, ce qui limite également la consommation d’énergie électrique.
Ce gain en consommation est renforcé dans le cas du déplacement seul car l’énergie nécessaire pour le déplacement des particules magnétiques 40 est moindre que celle nécessaire à la nucléation de celles-ci.
Les particules magnétiques 40 ont également l’avantage de pouvoir être nucléées, stabilisées et contrôlées à température ambiante et en l’absence de champ magnétique extérieur, ainsi que d’être stables et non-volatiles.
Ces avantages sont conservés pour d’autres implémentations du neurone 28, comme celle présentée sur la .
Dans un tel cas, au lieu d’être parallèles, les pistes 32 convergent à une de leurs extrémités vers une zone de détection 46 qui forme un réservoir commun à toutes les pistes 32.
Une telle zone de détection 46 correspond alors à une chambre où viennent s’accumuler toutes les particules magnétiques 40.
Cela permet de limiter la surface de jonction tunnel magnétique et localiser la détection pour ne pas impacter le reste du dispositif, mais n’est pas compatible avec une injection de particules magnétiques 40 uniquement par déplacement à partir d’un réservoir car les particules magnétiques 40 des différentes pistes 32 sont alors mélangées dans la chambre.
Selon un autre mode de réalisation, le neurone 28 comporte, en outre, une unité de réinjection. L’unité de réinjection est propre à réinjecter la valeur de sortie sur des neurones 28 situés ailleurs dans le réseau de neurones 28.
Dans chacun des cas, le neurone 28 décrit permet ainsi de condenser spatialement l’architecture avec toutes fonctions neuromorphiques, de réduire la nécessité de connexions électriques ultérieures entre composants neuromorphiques 28 et d’intégrer directement les neurones 28 et synapses 30 artificiels dans une architecture microscopique.
De fait, avec le circuit neuromorphique 10, l’entièreté des opérations nécessaires au calcul neuromorphique est effectuée par le même dispositif, ce qui permet un grand gain de surface sur le substrat.
Un procédé de préparation du matériau de cathode de phosphate de lithium-manganèse-fer est fourni, qui diffère de celui de l'exemple 1 uniquement en ce que le précurseur B a été remplacé par un précurseur b à structure en paillettes, et son procédé de préparation était : une solution de source de fer et une solution de source de phosphore de 1 mol/L ont été préparées respectivement par du nitrate de fer et du dihydrogénophosphate d'ammonium, et les solutions ont été mesurées pour 30 mL, mélangées uniformément, ajoutées goutte à goutte dans 100 mL d'une solution aqueuse de dodécylsulfate de sodium de 0,05 mol/L, chauffées à 100℃ et mises à réagir sous agitation jusqu'à apparition d'un précipité blanc, puis après 1 heure d'agitation, la suspension obtenue a été filtrée, lavée à l'eau désionisée et séchée à 60℃ pendant 10 h pour obtenir le précurseur b.
Un procédé de préparation du matériau de cathode de phosphate de lithium-manganèse-fer est fourni, qui diffère de celui de l'exemple 1 uniquement en ce que le précurseur A a été remplacé par un précurseur a, qui présentait une structure particulaire, et son procédé de préparation était : du permanganate de potassium et 85 % en poids d'acide phosphorique ont été mélangés selon un rapport solide-liquide de 4 g:20 ml, ajoutés dans un réacteur et scellés, et maintenus à 180℃ pendant 12 h, et la suspension obtenue a été filtrée, lavée avec de l'eau désionisée et séchée à 60℃ pendant 10 h pour obtenir le précurseur a.
Afin de vérifier les performances des produits préparés par le procédé de préparation de la présente demande, des piles bouton CR2032 ont été préparées dans une boîte à gants en assemblant les produits dans chaque exemple et exemple comparatif avec la plaque de lithium métallique disponible dans le commerce en tant qu'anode et le séparateur de polypropylène disponible dans le commerce en tant que séparateur. Ensuite, un test de charge-décharge a été effectué à une tension de fonctionnement comprise entre 2,5 et4,5 V à 0,1 C. Les résultats de test sont présentés dans le Tableau 1.
Produits Capacité spécifique de décharge (mAh/g) Exemple 1 156,1 Exemple 2 156,3 Exemple 3 156,2 Exemple 4 155,9 Exemple comparatif 1 143,2 Exemple comparatif 2 141,5
Comme le montre le tableau 1, le matériau de cathode de phosphate de lithium-manganèse-fer préparé dans chaque exemple de la présente demande présente une activité électrochimique plus élevée, et la capacité spécifique de décharge peut atteindre 150 mAh/g à 0,1 C. En revanche, bien que les teneurs en éléments tels que le manganèse et le fer dans le produit dans chaque exemple comparatif ne soient pas modifiées par rapport à l'exemple 1, la performance électrochimique du produit est relativement plus faible, car pendant la préparation du produit, la morphologie du précurseur n'est pas une structure composite de structures en paillettes et nanoparticulaires, qui est réalisée par le procédé de la présente demande, ce qui rend difficile l'obtention d'un degré de réduction idéal et d'une uniformité de réduction dans le procédé de réduction final. De plus, les produits obtenus à partir de l'exemple 1, de l'exemple comparatif 1 et de l'exemple comparatif 2 ont été soumis à une analyse DRX et les résultats sont présentés dans la . Il est possible de voir que, par rapport aux produits obtenus à partir de l'exemple comparatif 1 et de l'exemple comparatif 2, les pics caractéristiques du spectrogramme DRX du produit de l'exemple 1 sont plus cohérents avec les pics caractéristiques de la carte standard pour le phosphate de lithium-manganèse-fer, indiquant que le produit présente une plus grande pureté et moins d'impuretés. En outre, le produit obtenu à partir de l'exemple 1 a été observé via un microscope électronique à balayage ; comme représenté sur la , la structure composite du précurseur A et du précurseur B est toujours retenue après calcination, et une telle structure permet également à l'agent réducteur de venir pleinement en contact avec les deux précurseurs et d'effectuer la réaction de réduction de manière plus uniforme.
Enfin, il convient de noter que les exemples ci-dessus ne sont utilisés que pour illustrer les solutions techniques de la présente demande, et pas pour limiter la portée de la protection de la présente demande. Bien que la présente demande ait été décrite en détail en référence aux exemples préférés, l'homme du métier doit comprendre que les solutions techniques de la présente demande peuvent être modifiées ou substituées de manière équivalente sans sortir du concept et de la portée des solutions techniques de la présente demande.
Module de batterie, notamment pour véhicule électrique et batterie comprenant un tel module ou une pluralité de tels modules La présente invention concerne le domaine des batteries, notamment pour véhicules électrique avec batterie et a pour objet un module de batterie, notamment pour véhicule électrique. Elle a également pour objet une batterie comprenant un tel module ou une pluralité de tels modules.
On connait au moins deux catégories de véhicules électriques (avec batterie) : les véhicules électriques à batterie (BEV) qui utilisent exclusivement des moteurs électriques pour leur propulsion et les véhicules électriques hybrides (HEV) qui se distinguent des précédents par le fait qu’ils disposent d’un moteur thermique couplé à au moins un moteur électrique dont l’alimentation est assurée par une batterie maintenue en charge par le moteur thermique.
Les batteries utilisées dans ces véhicules comprennent généralement un ou plusieurs module(s) de cellules de batteries électrochimiques dont chaque cellule constitue un unique accumulateur d’énergie et comporte une enveloppe entourant et protégeant sa partie fonctionnelle, ainsi qu’une borne (ou électrode) positive et une borne (ou électrode) négative. Les cellules sont reliées électriquement entre elles dans le module en série et/ou en parallèle. Par ailleurs, lorsque la batterie comporte une pluralité de modules, ces derniers sont reliés électriquement entre eux en série et/ou en parallèles. Les cellules ou les modules sont reliés entre elles/eux grâce à des conducteurs de faible impédance, généralement en forme de barres ou de plaques et connus sous le nom de barre omnibus (ou bus barres).
La batterie comprend un carter, rapporté ou intégré dans le véhicule, dans lequel sont arrangés les modules, généralement selon plusieurs rangées de modules.
Les cellules se présentent sous des formes diverses, généralement prismatiques ou cylindriques.
Dans le cas de cellules cylindriques, les bornes positives et négatives sont situées respectivement aux deux extrémités de la cellule. Elles offrent une puissance plus importante que les cellules prismatiques grâce à une décharge plus rapide de leur énergie mais peuvent stocker moins d’énergie que les cellules prismatiques. En outre, les cellules cylindriques sont assemblées et connectées en série et/ou en dérivation dans le module avec soudure ou collage, ce qui est délicat à mettre en œuvre, souvent du fait d’une différence de matière entre l’enveloppe de la cellule et les bus barres ou autres éléments de liaison, de connexion ou de support des cellules. D’autre part, le collage ou le soudage ne permet pas de remplacer une seule cellule, nécessitant généralement de remplacer l’ensemble du module, ce qui entraîne des interventions contraignantes et coûteuses. En outre, les interventions de remplacement des cellules entraînent fréquemment leur destruction, ce qui pose un problème pour le recyclage des modules qui ne peut être réalisé.
D’autres problèmes se posent avec les cellules cylindriques, notamment celles utilisant la technologie lithium ion, qui sont utilisées dans les véhicules hybrides ou à batterie. En effet, les cellules ont généralement besoin d’être montées en température pour que leurs performances de fonctionnement soient optimums, ce qui nécessite un refroidissement des cellules pour éviter tout risque d’incendie ou de destruction de leur partie fonctionnelle ou de vieillissement accru des cellules.