INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon cette technique, une source S éclaire l’échantillon 10 et la lumière réfléchie par l’échantillon 10 est imagée dans un plan d’observation PO.
Un repère x, y, z du système instrumental est par exemple attaché au centre O du plan d’observation PO de sorte que la direction normale à ce plan soit la direction x et le plan lui-même soit défini par les directions y et z.
L’échantillon 10 est par exemple un composant microélectronique sur la surface pane duquel est gravé une mire 12, par exemple par mise en œuvre d’un procédé de lithographie. La mire 12 présente un réseau de lignes.
Un repère x0, y0, z0 est attaché au centre A de la mire 12, de sorte que la direction z0 corresponde à la normale à la surface de l’échantillon 10, que la direction x0 corresponde à la direction des lignes du réseau de lignes de la mire 12, et que la direction y0 soit orthogonale aux directions z0 et x0, i.e. orthogonale à la direction des lignes du réseau de lignes.
L’échantillon 10 est placé sur un support 30 du système instrumental. De préférence et pour simplifier la présente description, l’échantillon 10 est orienté de sorte que l’axe z0 soit parallèle à l’axe z du système instrumental et que le plan x0y0 de la surface de l’échantillon coïncide avec le plan xy. Cependant et plus généralement, il peut exister un angle entre ces deux directions, dont il faut alors tenir compte lors de l’analyse.
La source S de rayon X émet un faisceau de rayon X selon une direction d’incidence D sur la mire 12 de l’échantillon 10.
Le plan d’incidence PI correspond au plan z, x. La direction y est donc la direction normale au plan d’incidence PI.
Une mesure GISAXS s’effectue avec un angle d’incidence , entre la direction x et D, faible, par exemple de quelques radians.
Le support 30 permet de faire tourner l’échantillon 10 autour de la direction z de manière à modifier un angle φ entre la direction x0 et la direction x, qui est également l’angle entre la direction y0 et la direction y. L’angle φ, lorsqu’il n’est pas nul, fait qu’il y a un désalignement entre la direction des lignes du réseau de lignes et le plan d’incidence PI.
Le faisceau incident tombe au point A de l’échantillon. Il est réfléchi et diffracté par la mire 12 de manière à former une image dans le plan d’observation PO.
Un détecteur 20 est placé dans le plan d’observation PO. Il est par exemple composé d’une matrice de capteurs disposés selon la direction y et la diction z.
L’intensité I au point B du plan d’observation PO, mesurée par le capteur localisé au point B, dépend de l’angle entre la direction AO et la direction AB.
Le détecteur 20 est connecté à un dispositif électronique, représenté de manière schématique sur la par un cube portant la référence 40.
Le dispositif 40 comporte une électronique de contrôle permettant de commander le support 30 pour qu’il positionne l’échantillon 10 selon une valeur de consigne de l’angle .
Le dispositif 40 comporte également une électronique d’acquisition permettant d’effectuer des prétraitements adaptés sur les signaux délivrés par chacun des capteurs du détecteur 20 et à les numériser.
PROCÉDÉ D’EXTRACTION DU LITHIUM D’UNE BATTERIE AU LITHIUM USAGÉE PAR LIXIVIATION À L’AMMONIAQUE La présente divulgation appartient au domaine technique du recyclage des batteries, et concerne en particulier un procédé d’extraction du lithium d’une batterie au lithium usagée par lixiviation à l’ammoniaque.
ETAT DE LA TECHNIQUE Avec la modernisation rapide des produits électroniques et le développement accéléré des véhicules électriques, une quantité croissante de batteries au lithium-ion usagées est produite. Ces batteries contiennent de nombreuses substances toxiques et dangereuses, ce qui représente un risque important pour l’environnement et la santé humaine. Cependant, les batteries au lithium-ion usagées contiennent également d’abondants métaux valorisables et peuvent servir de ressources secondaires déterminantes. Par conséquent, le recyclage des batteries au lithium-ion usagées est devenu une question d’intérêt mondial.
La lixiviation de la poudre de batterie fait référence à la transformation de métaux valorisables dans la poudre de matériau actif de cathode obtenue d’un état d’oxyde à un état d’ion soluble dans l’eau par hydrométallurgie, engendrant ainsi un lixiviat riche en ions métalliques tels que Li + , Ni 2+ , Co 2+ et Mn 2+ , etc. Ici, le processus de lixiviation est une étape déterminante dans la récupération des éléments métalliques valorisables des batteries au lithium-ion usagées par hydrométallurgie. Selon la littérature et des rapports pertinents, la lixiviation de la poudre de cathode peut être catégorisée en lixiviation à l’acide inorganique, lixiviation à l’acide organique, lixiviation à l’ammoniaque et lixiviation biologique, sur la base des agents de lixiviation et des méthodes de lixiviation. En outre, des mesures auxiliaires telles que des méthodes mécano-chimiques, des ultrasons et des champs électriques peuvent améliorer considérablement le processus de lixiviation des éléments métalliques valorisables.
Les principes de la lixiviation par acide inorganique, acide organique et biologique sont tous basés sur la réaction entre poudre active de cathode et ions hydrogène dans un milieu acide. La concentration d’acide résiduel dans le lixiviat obtenu après la lixiviation à l’acide est souvent plus élevée. Si l’on prend l’exemple de la récupération des précurseurs, le pH requis pour la précipitation complète des hydroxydes de nickel, de cobalt et de manganèse est de 10 ou plus, et une grande quantité d’alcali est donc nécessaire pour neutraliser l’acide résiduel dans le lixiviat, ce qui entraîne des dépenses supplémentaires. Contrairement aux procédés de lixiviation décrits ci-dessus, la lixiviation à l’ammoniaque est basée sur la complexation mutuelle entre des ions ammoniaque et des ions métalliques dans un environnement fortement alcalin. Le processus de lixiviation à l’ammoniaque résout le problème de la haute concentration en acide résiduel dans le lixiviat, un problème que l’on retrouve fréquemment dans les processus de lixiviation à l’acide. En ajustant la composition de l’agent de lixiviation, on peut parvenir à une lixiviation efficace du Co et du Ni, tout en minimisant la lixiviation du Mn et de l’Al. Cependant, peu de recherches ont été menées sur le traitement ultérieur du lixiviat dans le processus de lixiviation à l’ammoniaque.
En outre, au cours du processus de récupération de la poudre de batterie, un prétraitement par pyrolyse est couramment employé pour éliminer les liants, ce qui permet à la masse noire de se détacher. Une décomposition réussie des liants nécessite une température plus élevée, car des températures insuffisantes peuvent entraîner un décollement incomplet, conduisant à une perte de masse noire. Cependant, une température de pyrolyse plus élevée comporte des risques de sécurité substantiels, tels qu’une réaction de combustion locale intense et une réaction aluminothermique, provoquant un pic de température soudain. En outre, une pyrolyse à haute température conduit à l’oxydation du cuivre et/ou de l’aluminium, et le cuivre et/ou l’aluminium partiellement oxydé peut entrer dans la poudre de batterie, ce qui augmente le coût de purification ultérieure. La pyrolyse anaérobie avec introduction de gaz inerte peut contribuer à atténuer l’oxydation du cuivre et/ou de l’aluminium, par contre le cuivre et/ou l’aluminium peuvent encore être partiellement oxydés car l’équipement actuel peut difficilement être complètement obturé.
rÉsumÉ La présente divulgation vise à résoudre au moins l’un des problèmes techniques décrits ci-dessus existant dans l’art antérieur. Dans cette optique, la présente divulgation propose un procédé d’extraction du lithium des batteries au lithium usagées par lixiviation à l’ammoniaque, impliquant un co-chauffage avec du sel fondu à basse température pour permettre à la poudre de cathode et à la poudre d’anode de se détacher, ce qui permet l’acquisition d’une feuille de cuivre et/ou d’aluminium complète, et une lixiviation à l’ammoniaque ultérieure pour la récupération d’éléments de métaux de transition.
Selon un aspect de la présente divulgation, il est proposé un procédé d’extraction du lithium d’une batterie au lithium usagée par lixiviation à l’ammoniaque, comprenant les étapes suivantes :
S1 : décharge, démontage et broyage d’ une batterie au lithium-ion usagée, et chauffage et séchage d’un matériau broyé résultant pour obtenir un matériau séché ;
S2 : mélange du matériau séché avec du nitrite de sodium, chauffage entre 280 °C et 320 °C pour réaction, ajout d’ammoniaque aqueuse une fois la réaction terminée, et tamisage d’un mélange résultant pour obtenir une feuille de cuivre et/ou d’aluminium et de la bouillie ;
S3 : ajout de nitrate de calcium à la bouillie, chauffage pour réaction et réalisation d’une séparation solide-liquide une fois la réaction terminée pour obtenir une scorie de graphite et un lixiviat d’ammoniaque ;
S4 : chauffage du lixiviat d’ammoniaque pour évaporer l’ammoniaque, et réalisation d’une séparation solide-liquide pour obtenir un hydroxyde de nickel cobalt brut et une solution contenant du lithium ; et
S5 : introduction de dioxyde de carbone dans la solution contenant du lithium pour une réaction de précipitation de lithium, réalisation d’une séparation solide-liquide pour obtenir du carbonate de lithium et une solution de sel de sodium, et ajout d’acide nitreux à la solution de sel de sodium pour corriger un pH, évaporation et concentration pour obtenir un cristal de nitrite de sodium.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, à l’étape S1, une taille de particule du matériau broyé est inférieure ou égale à 5 cm.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, à l’étape S1, la batterie au lithium-ion usagée est au moins l’une parmi une batterie au lithium-ion ternaire, une batterie au cobaltate de lithium ou une batterie au nickélate de lithium.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, à l’étape S1, une température pour le chauffage et le séchage est de 180 °C à 200 °C. En outre, une durée du chauffage et du séchage est de 1-2 heures. Le but du chauffage et du séchage est d’éliminer une solution électrolytique.
Dans certains modes de réalisation de la présente divulgation, à l’étape S2, un rapport massique entre le matériau séché et le nitrite de sodium est de 1 :(1,5-2,0).
l’obtention d’un oxyde résistant aux hautes températures et d’un sel métallique, où l’oxyde résistant aux hautes températures comprend du SiO 2 et du TiO 2 dopé au métal, et le sel métallique comprend une source de lithium, une source de nickel et une source de fer ;
la réalisation d’une opération de formulation sur le sel métallique pour obtenir une solution de sel métallique ;
l’ajout d’une solution alcaline dans la solution de sel métallique, et la réalisation d’opérations de mélange et de filtration et séchage par réaction, pour obtenir un précipité ;
l’ajout de l’hydroxyde de lithium au précipité et la réalisation d’une opération de frittage à basse température pour obtenir un précurseur ;
la réalisation d’un traitement de revêtement sur le précurseur avec l’oxyde résistant aux hautes températures ; et
la réalisation d’une opération de frittage à haute température sur le matériau après le traitement de revêtement, pour obtenir le matériau à haute teneur en nickel et sans cobalt.
Dans un mode de réalisation, la source de lithium est le sulfate de lithium.
Dans un mode de réalisation, la source de nickel est le sulfate de nickel.
Dans un mode de réalisation, la source de fer est le sulfate ferrique.
Dans un mode de réalisation, la solution alcaline comprend de l’hydroxyde de sodium et de l’eau ammoniaquée.
Dans un mode de réalisation, le sel métallique dans la solution de sel métallique a une concentration de 1,0 mol/L à 1,2 mol/L.
Dans un mode de réalisation, le SiO 2 et le TiO 2 dopé au métal dans l’oxyde résistant aux hautes températures ont un rapport molaire de 1 : (0,3 à 0,5).
Dans un mode de réalisation, la source de lithium, la source de nickel et la source de fer ont un rapport massique de 1 : (0,9 à 1) : (0 à 0,1).
Dans un mode de réalisation, le métal dans le TiO 2 dopé au métal est Zn, Ce, La ou Fe.
Dans un mode de réalisation, le TiO 2 dopé au métal est obtenu par un procédé sol-gel.
Dans un mode de réalisation, l’étape d’ajout d’une solution alcaline dans la solution de sel métallique, et de réalisation d’opérations de mélange et de filtration et séchage par réaction, comprend les étapes suivantes :
Suivant une autre caractéristique, l’extrémité de fixation, notamment à l’état engagé de l’extrémité de fixation entre les deux flancs ou dans le volume de contact est serré entre les deux flancs de l’extrémité de contre-conducteur ou de la structure de contre-conducteur si le moyen de fixation est à l’état de contact de façon à réaliser une liaison mécanique et électrique entre l’élément de fixation et l’extrémité de contre-conducteur, notamment les deux flancs.
L’extrémité de fixation peut être prévue, par exemple, à une extrémité libre du conducteur.
Le contre-conducteur électrique ou les deux flancs du contre-conducteur sont, par exemple, reliés ou peuvent être reliés électriquement à l’extrémité de fixation du conducteur (à l’état monté et à l’état en contact).
L’extrémité de contre-conducteur peut, en principe, être également appelée structure de contre-conducteur. L’extrémité de contre-conducteur ou la structure de contre-conducteur n’est pas nécessairement à une extrémité du contre-conducteur, mais peut, néanmoins, se trouver à une extrémité du contre-conducteur.
Le contre-conducteur peut, par exemple (notamment dans la zone de la structure de contre-conducteur) avoir une forme en U dont le sommet du U est la zone du U où se rejoignent les deux flancs ou où sont reliés les deux flancs ou où les deux flancs passent l’un dans l’autre.
Au moins un évidement des deux flancs peut être réalisé, par exemple, comme perçage traversant ou comme orifice à périphérie fermée ou comme trou oblong ou comme fente.
L’évidement de l’extrémité de fixation est, par exemple, un perçage (traversant), un trou tel qu’un trou oblong, tel qu’une fente (notamment ouverte d’un côté ou un moyen analogue.
Le conducteur est, par exemple, une barre de bus ou un rail de courant ou un moyen analogue.
Suivant une autre caractéristique, le conducteur et/ou le contre-conducteur ont une section d’au moins 10 mm 2 ou, de préférence, d’au moins 30 mm 2 ou d’au moins 50 mm 2 ou d’au moins 70 mm 2 ou d’au moins 90 mm 2 ou d’au moins 110 mm 2 ou d’au moins 125 mm 2 . Le conducteur et/ou le contre-conducteur peuvent avoir une section de 10 mm 2 , de 16 mm 2 , 25 mm 2 , 35 mm 2 , 50 mm 2 , 70 mm 2 , 95 mm 2 , 120 mm 2 , 150 mm 2 .
La direction d’enfichage est, par exemple, donnée comme direction le long de laquelle le conducteur est introduit ou engagé entre les flancs. La direction d’enfichage est, par exemple, également appelée direction axiale.
La direction radiale est perpendiculaire à la direction d’enfichage. La direction périphérique tourne autour de la direction d’enfichage.
L’expression « comprendre » est synonyme de l’expression « avoir » sauf indication contraire.
Selon un développement, le conducteur est un câble avec un ensemble de brins et l’extrémité de fixation est réalisée à une extrémité libre du câble.
Il en résulte l’avantage d’un conducteur particulièrement souple et flexible.
Le câble peut également être appelé conducteur ou conducteur électrique. Les brins sont, par exemple, des fils de cuivre ou des fils d’aluminium ou des fils d’argent minces et on peut également envisager un alliage de cuivre et/ou un alliage d’aluminium et/ou un alliage d’argent ou un matériau analogue. Les différents brins peuvent avoir, par exemple, chacun un vernis isolant ou rester nus. On peut, par exemple, prévoir que chaque fois un premier ensemble de brins forme un cordon conducteur (par exemple, torse) et en outre, un second ensemble de cordons conducteurs est alors réuni en câble ou en conducteur. On peut, par exemple, avoir en tout plus de 10 brins ou plus de 50 brins ou plus de 100 brins ou plus de 500 brins ou plus de 1000 brins ou plus de 1200 brins ou plus de 2500 brins. Par exemple, on peut avoir une section de conducteur de 95 mm 2 avec 2700 et 3300 brins. On peut également prévoir des cordons conducteurs qui ont, par exemple, entre 100 et 300 brins.
On peut avoir autour d’un ensemble de brins, par exemple, une première isolation. En dehors de l’isolation on peut, par exemple, prévoir un conducteur formant blindage. Celui-ci entoure en l’enveloppant, par exemple, le premier isolant. Dans d’autres formes de réalisation, on n’a pas de blindage.
est une vue agrandie à la partie C ; et
est un schéma de la structure dudit ensemble de pulvérisation de colle (I) ;
est une vue agrandie à la partie D ;
est un schéma de la structure dudit ensemble de pulvérisation de colle (II) ;
est une vue agrandie à la partie E ;
est un schéma de la structure dudit ensemble de pulvérisation de colle (III) ;
est une vue schématique éclatée dudit ensemble de pulvérisation de colle ;
est un schéma de la structure de l’assemblage dudit ensemble de pulvérisation de colle ;
est un schéma de la répartition des points desdits premiers et deuxièmes orifices de pulvérisation de colle pour l’application de colle sur ladite plaque de noyau de fer de rotor ;
est un schéma de l’agencement partiel pour la production de noyaux de fer stratifiés de rotor et de noyaux de fer stratifiés de stator (I) ;
est un schéma de l’agencement partiel pour la production de noyaux de fer stratifiés de rotor et de noyaux de fer stratifiés de stator (II) ;
est une vue agrandie à la partie F.
est une vue agrandie à la partie G.
est une vue agrandie à la partie H.
est une vue agrandie à la partie I.
Dans lesquels : ensemble de moule supérieure 1, ensemble de moule inférieure 2, canal de découpage 21 ; dispositif de pulvérisation de colle 3, plaque de pulvérisation de colle 30, premier orifice de pulvérisation de colle 301, deuxième orifice de pulvérisation de colle 302, gradin 303, deuxième bossage 331, cavité conique 305, canal à section droite 306, premier coffrage 31, canal de passage 311, premier canal de dérivation 312, premier canal d’alimentation de colle 313, première cavité de dérivation 314, deuxième coffrage 32, deuxième canal de dérivation 321, deuxième canal d’alimentation de colle 322, troisième canal d’alimentation de colle 323, rainure de connexion 324, deuxième cavité de dérivation 325, plaque de serrage de mandrin 33, première bossage 304, anneau d’insertion 34, saillie 341, joint d’étanchéité en caoutchouc 35, première zone de pulvérisation de colle 36, deuxième zone de pulvérisation de colle 37 ; dispositif de levage 4, patin de tirette 41, dent de coopération 411, rainure de coopération 412, pente 413, tirette 42, cylindre d’air 43 ; ensemble de guidage 5, manchon de guidage 51, colonne de guidage 52 ; ensemble de rappel 6, manchon 61, ressort 62, colonne 63 ; plaque de guidage latérale 7, fente de positionnement 71, aimant 72 ; buse 8 ; alimentateur à rouleaux 9 ; bande de matériau métallique 10 ; premier dispositif de commande de pulvérisation de colle 13, deuxième dispositif de commande de pulvérisation de colle 14, contrôleur 131, cylindre de colle 132, dispositif de commande de colle 133, capteur de pression 134 ; zone de poinçonnage et de formage 101, poste de formage I 102, poste de formage II 103, poste de formage III 104, poste de pulvérisation de colle I 105, poste de découpage I 106, poste de formage IV 107, poste de formage V 108, poste de pulvérisation de colle II 109, poste de découpage II 110, rainure carrée de stator 111, trou de formage encoché I 112, trou de formage encoché II 113, trou de ventilation 114, rainure d’acier à aimant de rotor 115, trou central de rotor 116, point de colle 117, plaque de noyau de fer de rotor 118, trou de découpage 119, trou à forme de rainure 120, trou allongé 122, forme de rainure de stator 123, plaque de noyau de fer de stator 124, trou de formage encoché III 125.
On notera que le coefficient de recalibrage α est le même pour l’ensemble des p -uplets de paramètres, et ce tant pour le mode calendaire que pour le mode cyclage. En effet, le diagnostic ne donne pas d’indication sur la répartition des dégradations individuellement constatées pour le mode cyclage et pour le mode calendaire, respectivement. Il n’est donc pas possible de dissocier leurs effets au travers de coefficients de correction/recalibrage respectifs.
L’étape 34 du procédé comprend l’application du facteur de correction α aux valeurs des cartographies de départ, à recalibrer, qui sont repérées chacune à la figure et dans ce qui suit par l’indice « i », afin d’obtenir les valeurs des cartographies recalibrées, repérées chacune à la figure et dans ce qui suit par l’indice « i+1 ». Comme déjà mentionné plus haut, cette mise à jour des cartographies consiste à multiplier par le scalaire α les valeurs concernées des cartographies de départ (valeurs repérées par l’indice « i »), afin d’obtenir les valeurs de la cartographie recalibrée (valeurs repérées par l’indice « i+1 »).
Avantageusement, le coefficient de recalibrage α est identique pour toutes les valeurs qui sont remplacées au sein de chaque cartographie qui est recalibrée. Ceci a l’avantage de la simplicité. Et il a pu être constaté que cela donne de bons résultats en pratique.
Dans le mode de mise en œuvre tel qu’illustré à la , on se contente de mettre à jour : les A valeurs { J cal } i ,a , pour a compris entre 1 et A , de la cartographie [Jcal] donnant la vitesse de dégradation liée au mode calendaire et correspondant au nombre A de couples de paramètres { T°,SOC } a sous lesquels l’accumulateur a opéré au moins une fois durant la période de surveillance considérée; et/ou les B valeurs { J cyc } i ,b , pour b compris entre 1 et B , de la cartographie [Jcyc] donnant la vitesse de dégradation liée au mode cyclage et correspondant au nombre B de quadruplets de paramètres { T°,SOC,I,DOD } b sous lesquels l’accumulateur a opéré au moins une fois durant la période de surveillance considérée.
En effet, il a été constaté que ce sont ces deux éléments de l’équation (3) du modèle d’endurance empirique qui contribuent le plus à un écart entre les données de pronostic et les données de diagnostic. Il est donc suffisant, dans certaines applications, de se limiter à la mise à jour des deux cartographies [Jcal] et [Jcyc]. On restreint ainsi la complexité de la mise en œuvre du procédé, en réduisant de ce fait également le coût de calcul auquel le dispositif électronique 30 est exposé.
Rien n’empêche, toutefois, de prévoir des modes de mise en œuvre dans lesquels on recalibrerait, en outre, l’une et/ou l’autre des deux cartographies [Acal] et [Acyc] qui donnent les valeurs du facteur de forme des dégradations de la capacité de l’accumulateur. Dans ces modes de réalisation, on mettrait ainsi également à jour, en outre : les A valeurs { A cal } i ,a pour a compris entre 1 et A , de la cartographie [Acal] donnant le facteur de forme de la dégradation liée au mode calendaire ; et/ou, les B valeurs { A cyc } i ,b pour b compris entre 1 et B , de la cartographie [Acyc] donnant le facteur de forme de la dégradation liée au mode cyclage. Le coefficient de recalibrage utilisé, le cas échéant, pour les remplacements de valeurs effectués dans chacune des cartographies [Acal] et [Acyc] est noté β . Il diffère du coefficient de recalibrage α pour les cartographies [Jcal] et [Jcyc]. Le coefficient de recalibrage β peut toutefois être obtenu, le cas échéant, de la même manière que le coefficient de recalibrage α, à savoir en appliquant la méthode qui a été décrite dans ce qui précède en référence au diagramme d’étapes de la , mais à partir des valeurs { A cal } i et des valeurs { A cyc } i .au lieu des valeurs { J cal } i et des valeurs { J cyc } i , respectivement.