Description

L’invention a trait au domaine technique des batteries, et peut concerner tout type de batterie, en particulier par exemple les batteries lithium-ion (Li-ion).

Les batteries peuvent être par exemple des batteries de système de stockage d’énergie, de dispositifs télécom, de dispositifs spatiaux, de dispositifs d’énergies renouvelables, de dispositifs électroniques tels des ondulateurs de puissance, de véhicules électriques, etc.

L’invention est notamment adaptée aux batteries de véhicules électriques.

Par véhicule électrique, on désigne ici en particulier les véhicules pourvus d’un moteur électrique et d’une batterie (BEV, Battery electric vehicle), les véhicules hybrides rechargeables, dotés d’un moteur à combustion interne et d’un moteur électrique, dont la batterie peut être rechargée par branchement à une source externe d’électricité (PHEV, Plug-in hybrid electric vehicle) . Par véhicules électriques on désigne ici notamment des véhicules à deux roues ou quatre roues, des trottinettes, des véhicules particuliers, des véhicules utilitaires ou des véhicules de transport en commun , tels que des bus.

Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont actuellement les plus utilisées dans les véhicules électriques. Une batterie Li-ion est un ensemble d’accumulateurs Li-ion , appelés cellules, connectés en série ou en parallèle dans des modules. Les cellules sont de géométrie cylindrique, prismatique ou poche pouch cells). Les progrès récents des batteries lithium-ion ont permis une forte réduction des prix des batteries, et une augmentation de l’autonomie.

Pour augmenter l’autonomie des véhicules électriques, les constructeurs ont augmenté l’énergie embarquée, en augmentant la taille du pack batterie ou en augmentant la densité d’énergie des batteries, qui peut atteindre aujourd’hui 60 kWh, et entre 80 kWh et 100 kWh dans certains modèles haut de gamme. L’autonomie des véhicules électriques varie selon le véhicule et les conditions de conduite, mais les densités d’énergie des batteries permettent dans tous les cas de rouler au moins 200 km, alors que la plupart des usages quotidiens des véhicules ne dépassent pas 100 km.

Pour réduire les temps de charge, les constructeurs augmentent les puissances des chargeurs, de 1 00 kW à 400 kW, ce qui se traduit par des régimes de charge allant de 1 .5C à 1 0C à l’échelle de la cellule de batterie. Les courants de charge sont toutefois limités par des mécanismes de fonctionnement des cellules, en particulier les effets thermiques et le vieillissement. Au-delà d’un certain régime, l’augmentation du courant de charge peut entraîner un réchauffement de la cellule plutôt qu’une réduction du temps de charge. La charge rapide peut entraîner une dégradation des cellules lithium-ion , par différents mécanismes, notamment le dépôt de lithium métallique lithium plating), la dégradation de l’électrolyte par croissance d’une couche passive solid electrolyte interphase) , la dégradation mécanique des électrodes.

L’augmentation de température des batteries Li-ion peut également conduire à l’emballement thermique d’une des cellules de la batterie, avec un effet domino sur les autres cellules. L’emballement thermique se traduit par une augmentation de la température de la cellule, qui provoque une accélération des réactions exothermiques, générant une augmentation supplémentaire de la température interne de la cellule, avec risque de fuite d’électrolyte liquide, dégagement de substances chimiques, incendie, explosion .

Pour équiper les véhicules ferroviaires, automobiles ou encore les avions et les satellites, la batterie au plomb est très utilisée dans ce type d’industrie. La batterie au plomb est un ensemble d'accumulateurs au plomb-acide sulfurique, raccordés en série. Les batteries de type plomb acide sont aussi très sensibles aux températures extrêmes. Par temps chaud, elles dégagent plus d’énergie que dans une plage de température normale. La chaleur provoque une perte d’électrolyte dans la batterie, ce qui entraîne une augmentation de la décharge et une défaillance éventuelle.

Le contrôle de la température des batteries est donc très important et assuré par des systèmes de gestion thermique des batteries (SGTB) , qui peuvent être classés en deux grandes familles : les systèmes de gestion active et les systèmes de gestion passive.

On connaît également des systèmes de gestion thermique hybrides, comprenant des moyens passifs et des moyens actifs. Les SGTB peuvent également être classés en cinq catégories, en fonction du moyen de refroidissement employé : air, liquide, matériau à changement de phase (MCP) , caloduc, composé réfrigérant. Une alimentation électrique est nécessaire pour les systèmes de gestion active, par convection forcée ou circulation d’un liquide caloporteur.

L’invention concerne plus particulièrement les systèmes de gestion thermique des batteries utilisant des MCP solide-liquide ou solide-solide.

Une revue des MCP envisagés pour la gestion thermique des batteries a été présentée en 2020 par Liu et al. Phase Change Materials Application in Battery Thermal Management System: A Review, Materials 2020, 13, 4622) .

L’état thermique d’une batterie dépend du comportement thermique individuel de chaque cellule et du comportement thermique collectif de toutes les cellules de la batterie.

Il existe aujourd’hui des solutions techniques mais qui ne sont pas satisfaisantes, car elles sont basées sur un échangeur à plaque avec un écoulement d’un fluide caloporteur, qui ne prend pas en compte le comportement individuel de chaque cellule.

Par exemple, il est connu de Bloch et al. Batteries Li-ion, du présent au futur, EDP 2020), des systèmes de gestion thermique de batteries de véhicules automobiles utilisant des MCP, existant uniquement à l’état de prototypes, les SGTB des véhicules automobiles commercialisés mettant en œuvre d’autres moyens de gestion thermique, tels que le refroidissement par air, le refroidissement par contact avec un liquide circulant dans une plaque froide.

L’invention vise à résoudre ce premier problème technique principal.

Elle vise également à résoudre le deuxième problème technique suivant décrit ci-après, lorsque le matériau à changement de phase est solide- liquide.

El ldi et al. proposent l’emploi d’un composite paraffine RT27 / mousse d’aluminium (Hybrid cooling based battery thermal management using composite phase change materials and forced convection, Journal of Energy Storage, 2021, 102946), ou bien l’emploi d’un composite à base de paraffine RT27 et d’une mousse d’aluminium , de nickel ou de cuivre (A numerical investigation of the effects of metal foam characteristics and heating/cooling conditions on the phase change kinetic of phase change materials embedded in metal foam, Journal of Energy Storage, Elsevier, 2019, 26; A passive thermal management system of Li-ion batteries using PCM composites: Experimental and numerical investigations, International Journal of Heat and Mass Transfer Volume 169, April 2021, 120894) .

Zhengyuan et al. proposent l’emploi d’un composite paraffine / graphite expansé, dans un système de gestion thermique de batterie (BTMS Battery thermal management system) comprenant en outre un refroidissement par circulation d’eau dans des micro-canaux ( Thermal performance of thermal management system coupling composite phase change material to water cooling with double s-shaped micro-channels for prismatic lithium-ion battery, Journal of Energy Storage, 2022, 103490).

Les MCP liquide-solide offrent la possibilité de stocker et de libérer une grande quantité de chaleur, pendant le processus de changement de phase, dans des volumes réduits. Mais les MCP liquide-solide présentent toutefois plusieurs inconvénients, compliquant leur emploi dans les systèmes de gestion thermiques de batteries. Les principaux inconvénients des MCP sont leur faible conductivité thermique, le risque important de fuite du MCP liquide dans la batterie, la nécessité d’une régénération (solidification) du MCP, et la différence de volume du MCP lors de son changement de phase. Par ailleurs, l’utilisation d’un MCP augmente la masse et le cout de la batterie.

Invention

La présente invention vise à proposer un système de gestion thermique des batteries ne présentant pas les inconvénients des systèmes proposés antérieurement.

L’invention repose sur l’exploitation des propriétés thermodynamiques des matériaux à changement de phase (MCP) , principalement sur leur capacité à stocker et restituer de l’énergie thermique à température constante. Cette propriété permet d’envisager un contrôle très précis des températures de paroi des MCPs afin de garantir une meilleure homogénéité de température au sein des cellules ainsi que du module de batteries. L’absorption de chaleur permet également de gagner en autonomie en évitant le recours à des systèmes actifs coûteux et énergivores.

Le développement du système innovant est notamment basé sur des stockeurs de chaleur stratifiés.

L’invention permet une gestion thermique ciblée par zone chaude, adapté aux comportements thermiques individuels des cellules ainsi qu’à leur comportement thermique collectif. Elle est basée sur la mise en place d’un composite original thermiquement activé qui peut être couplé à un système de régénération micro fluidique intelligent.

Avantageusement, le système proposé est couplé à un circuit micro fluidique de contrôle thermique, à base de liquide caloporteur. Par exemple, chaque strate MCP (couche) pourra avoir un circuit indépendant des autres circuits. Dans chaque circuit circulera le même fluide caloporteur avec une température contrôlée et un coefficient d’échange (h) adapté à la puissance à dissiper. Pour cela, le circuit de refroidissement optimisé sera connecté à un système de contrôle thermique intelligent, afin d’assurer la régénération des MCPs dans chaque couche et ceci en fonction des cycles thermiques. Cette solution assurera une homogénéisation de la température des cellules (batteries) et peut atténuer des conditions qui pourraient conduire à un événement d'emballement thermique des batteries.

A ces fins, il est proposé, selon un premier aspect, une batterie comprenant une ou des cellules électrochimiques et des composites à base d’un ou plusieurs MCP solide-liquide ou solide-solide, configurés pour réaliser un système de gestion thermique, permettant de maintenir la température d’une ou des cellules électrochimiques en fonctionnement à une valeur inférieure à une température donnée, lesdits composites étant thermiquement conducteurs et comportant un matériau conducteur de chaleur avec une structure étanche permettant l’encapsulation de MCP lorsque le MCP est solide-liquide, la batterie comprenant plusieurs modules présentant chacun un composite donné, étanche lorsque le MCP est solide-liquide, les modules ayant deux configurations possibles, éventuellement combinées.

L’encapsulation est synonyme de logement étanche des MCP dans les modules de composite, lorsque le MCP est solide-liquide. Il est possible d’utiliser une micro-encapsulation mono couche ou multicouches. La micro-encapsulation multicouche peut être accompagnée par un effet « auto-régénérant » en cas de fissuration par contraintes thermiques ou mécaniques.

Avantageusement, l’encapsulation des MCP est étanche, permettant de conserver à l’intérieur de la structure les MCP durant leur changement de phase sans avoir de fuite ou de perte de MCP.

Avantageusement, l’encapsulation des MCP permet d’obtenir une conduction thermique des MCP, afin de faciliter le transfert de chaleur. Avantageusement, l’encapsulation est réalisée en module avec des ouvertures, laissant passer les cellules. Cette réalisation permet de disposer les MCP encapsulés au plus près des cellules, et de les disposer selon leurs caractéristiques thermiques et mécaniques. Ainsi, grâce à cette disposition spécifique des MCP en fonction de leurs capacités, il est possible d’obtenir les températures souhaitées lors du fonctionnement des cellules, de contrôler le comportement mécanique notamment à proximité des cellules et d’éviter d’éventuelles fuites de liquide.

Dans une première configuration , dite configuration individuelle, chaque module individuel présente une ouverture permettant à chaque module individuel d’entourer une partie d’une cellule électrochimique introduite dans l’ouverture, une cellule électrochimique étant entourée suivant sa hauteur par plusieurs modules individuels superposés, au moins deux modules ayant des composites différents, cette configuration individuelle étant réalisée pour une seule ou plusieurs cellules.

Dans une deuxième configuration , dite configuration collective, chaque module collectif présente plusieurs ouvertures, permettant à chaque module collectif d’entourer une partie de plusieurs cellules électrochimiques introduites dans les ouvertures, selon deux dispositions.

Avantageusement, la batterie présente des micro-échangeurs air et/ou liquide qui comprennent des plaques conductrices et des microcircuits air et/ou liquide dans les plaques conductrices, permettant une compartimentation des modules et une régénération des MCP, les microéchangeurs étant configurés pour réaliser un pont de conduction thermique entre les MCP.

Avantageusement, la batterie présente des micro-échangeurs air et/ou liquide suivant des plaques verticales et horizontales, en particulier sur les plaques d’extrémité à l’extérieur de la batterie pour évacuer la chaleur à l’extérieur de la batterie. Avantageusement, ces plaques sont alignées et/ou perpendiculaires par rapport aux cellules électrochimique et en contact les unes avec les autres, pour évacuer la chaleur à l’extérieur de la batterie.

Avantageusement, la batterie présente des micro-échangeurs air et/ou liquide suivant des plaques parallèles suivant la longueur des modules de MCP et/ou perpendiculaires entre elles, les plaques étant en contact les unes avec les autres pour évacuer la chaleur extraite par les MCP à l’extérieur de la batterie, en particulier avantageusement avec des plaques intérieures situées entre les modules MCP pour les compartimenter et qui sont en contact avec des plaques perpendiculaires situées à l’extérieur des modules MCP.

Avantageusement, les échangeurs sont hybrides et comportent des plaques conductrices avec à l’intérieur de leur épaisseur des matériaux à changements de phase, et des micro-canaux.

Avantageusement, les plaques sont équipées d’un système qui contrôle le sens de l’écoulement, avec des soupapes pour contrôler les débits, les plaques pouvant avoir le même coefficient de performance ou un coefficient (KPI) différent.

Avantageusement, les plaques sont équipées de deux circuits d’écoulements air/liquide ou d’écoulements premier liquide / deuxième liquide.

Dans une première disposition, les cellules sont entourées, sur leur hauteur, par plusieurs modules collectifs horizontaux superposés, avec au moins deux modules qui ont des composites différents.

Dans une deuxième disposition, des cellules N sont entourées sur toute leur hauteur par un seul Nième module collectif vertical, composé d’un composite N, et des cellules N + 1 voisines des cellules N sont entourées par un seul Nième+1 module collectif vertical, composé d’un composite N + 1 différent du composite N. Lorsque l’on utilise le matériau à changement de phase solide-liquide, par composite étanche, on désigne ici un matériau composite comprenant un MCP solide-liquide hors duquel le MCP à l’état liquide ne peut sensiblement pas s’échapper.

Le matériau composite présente par exemple une très faible porosité, en particulier une très faible porosité interconnectée.

Dans certaines mises en oeuvre, le MCP est encapsulé dans le matériau composite, notamment micro encapsulé dans le matériau composite.

Dans d’autres réalisations, éventuellement combinées, le matériau composite est enveloppé par une paroi avantageusement étanche, par exemple réalisée en alliage métallique.

Selon diverses mises en oeuvre, lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, les composites étanches sont choisis parmi un composite A, un composite B ou un composite C.

Le composite A comprend une mousse conductrice de chaleur avec au moins un MCP, la mousse étant avantageusement enveloppée d’une couche étanche ou d’un composite B ou d’un composite C.

Le composite B comprend une matrice avec au moins un polymère ayant des charges conductrices de chaleur et au moins un MCP.

Le composite C comprend une matrice avec au moins un polymère ayant au moins un MCP micro encapsulé par un matériau conducteur de chaleur, et qui permet de contenir le MCP lors de son changement d’état.

Avantageusement, la batterie comprend un ou plusieurs compartiments, pour recevoir et épouser la forme des modules et des cellules électrochimiques, avec des parois extérieures qui épousent le pourtour extérieur des modules, et des parois intérieures dont les dimensions sont configurées pour être en contact sur une face avec chaque paroi intérieure des ouvertures des modules, et sur une autre face avec le pourtour extérieur des cellules électrochimiques. Avantageusement, la batterie présente des micro-échangeurs air et/ou liquide, qui permettent une compartimentation des modules, une régénération (solidification) des MCP. Les micro-échangeurs sont avantageusement configurés pour réaliser un pont de conduction thermique entre les MCP.

Dans certaines mises en oeuvre, les micro-échangeurs comportent des plaques qui forment au moins une des parois du ou des compartiments différents.

Dans certaines mises en oeuvre particulières, la forme des plaques est configurée pour permettre leur mise en place perpendiculairement à la hauteur des cellules électrochimiques dans le ou les compartiments, sans obstruer les ouvertures des modules.

Dans certaines mises en oeuvre particulières, la forme des plaques est configurée pour permettre leur mise en place parallèlement à la hauteur des cellules électrochimiques dans le ou les compartiments, entre des cellules électrochimiques voisines.

Avantageusement, les composites entourant les cellules électrochimiques situées au centre de la batterie sont configurés pour avoir une chaleur latente plus grande que la chaleur latente des composites situées aux bords de la batterie.

En variante ou en combinaison , les composites entourant les cellules électrochimiques situées au centre de la batterie comportent des matériaux conducteurs de chaleur ayant une capacité de conduction de la chaleur supérieure à la capacité de conduction de la chaleur des matériaux conducteurs de chaleur des composites situés aux bords de la batterie.

Avantageusement, les cellules électrochimiques sont réparties par groupes de cellules électrochimiques adjacentes, et pour au moins un groupe de cellules électrochimiques adjacentes, au moins deux modules collectifs horizontaux différents entourant toutes les cellules électrochimiques adjacentes de ce groupe suivant leur hauteur.

Les modules collectifs horizontaux sont choisis pour chaque groupe de cellules électrochimiques adjacentes selon les possibilités suivantes : module collectif comprenant un composite A et module collectif comprenant un composite B ; ou module collectif comprenant un composite A et module collectif comprenant un composite C ; ou modules collectifs comprenant un composite B avec des variations de composition sur les matrices polymériques et/ou des charges conductrices et/ou les MCP différents ; ou modules collectifs comprenant un composite C avec des variations de composition sur les matrices polymériques et/ou les MCP micro encapsulés différents et/ou un matériau de micro-encapsulation conducteur de chaleur différents.

Avantageusement, les micro-échangeurs air/liquide présentent des plaques et des microcircuits air/liquide dans les plaques, ces plaques présentant des ouvertures pour laisser passer les cellules électrochimiques.

Dans certaines mises en oeuvre, la batterie présente trois modules collectifs horizontaux, avec au moins deux composites différents pour les trois modules collectifs horizontaux.

Dans certaines mises en oeuvre, les cellules électrochimiques sont réparties par groupes de cellules électrochimiques, chaque groupe de cellules électrochimiques ayant un même module collectif vertical sur toute la hauteur du groupe, différent d’un module collectif vertical d’au moins un autre groupe de cellules électrochimiques sur toute la hauteur dudit groupe. Les modules collectifs verticaux sont choisis selon les possibilités suivantes : module collectif comprenant un composite A et module collectif comprenant un composite B ; ou module collectif comprenant un composite A et module collectif comprenant un composite C ; ou modules collectifs comprenant un composite B, avec des variations de composition sur les matrices polymériques et/ou des charges conductrices et/ou les MCP différents ; ou modules collectifs comprenant un composite C, avec des variations de composition sur les matrices polymériques et/ou les MCP micro encapsulés différents et/ou un matériau de micro-encapsulation conducteur de chaleur différents.

Avantageusement, la batterie présente des modules individuels différents superposés et/ou des modules collectifs différents, pour réaliser des compartiments horizontaux et verticaux autour des cellules électrochimiques.

Dans certaines mises en oeuvre, la batterie comporte plusieurs cellules électrochimiques, chaque cellule étant individuellement entourée sur toute sa hauteur par un module individuel comprenant un composite A, un composite B ou un composite C avec MCP, les composites étant choisi pour chaque cellule en fonction de sa localisation par rapport aux autres cellules électrochimiques dans la batterie.

Avantageusement, les microcircuits sont différents par module entourant les cellules électrochimiques et/ou en fonction de la localisation d’une ou de plusieurs cellules électrochimiques dans le module.

Avantageusement, à côté d’un groupe de cellules électrochimiques entouré de composite, se situe au moins un groupe de cellule électrochimiques sans composite.

Avantageusement, une plaque conductrice est située en partie extrême des cellules électrochimiques.

Les mousses conductrices de chaleur sont avantageusement choisies parmi la liste suivante : mousse d’aluminium, mousse de cuivre, mousse de nickel, mousse à base de graphite, toutes mousses conductrices de chaleur. Les charges conductrices ou les matériaux conducteurs encapsulant les MCP sont avantageusement choisis parmi la liste suivante : ailettes, graphite expansé, charges conductrices de chaleur issues du recyclage de l’aluminium , cuivre, nitrure d’aluminium, nano-silice.

Les polymères sont avantageusement choisis parmi la liste suivante : PEHD (polyéthylène haute densité) , PEBD (polyéthylène basse densité), SE BS (polystyrène-b-poly(éthylène-butylène)-b-polystyrène), SEPS (poly(Styrène Ethylène Propylène Styrène)) ou le SEP (Poly(styrène-b- éthylène-co-propylène), PU (Polyuréthane), PEG (polyéthylène glycol) , PP (polypropylène) , POE (polyéthylène octéne co-élastomères) , SBS (Styrène Butadiène Styrène), EPDM (éthylène propylène diène monomère), polymères recyclés, biopolymères (exemple des lignocellulosiques, les chitosanes, des silicates, de l’argile, etc.)

L’association possible des polymères pour constituer des composites permet de remplir plusieurs fonctions : encapsuler le MCP « Shape Stabilized Phase Change Materials (SSPCM) » exemple Karkri et al. Polymer Testing 46 (2015), Thermochimica Acta 614 (2015) 218-225, Energy Conversion and Management Volume 77, January 2014, Pages 586-596. augmenter le taux de « forme stabilisée de MCP » . augmenter la rigidité/ ou la flexibilisé Karkri et al. Applied Thermal Engineering Volume 171, 5 May 2020, 1 15072).

Les MCP sont avantageusement choisis parmi la liste suivante : les paraffines RT, sel hydraté, l’hexadecane, marque commerciale BioMCP ®, marque commerciale PureTemp ®.

Les MCP Solide-Solide peuvent être choisis parmi la liste suivante : PEG4000, PEG6000, PEG8000, PU-SSPCM(PEG/ 4' 4-diphenylmethane diisocyanate (MDI)), Polystyrene-g-PEG6000,

Sorbitol/Dipentaerythritol/Inositol/PEG. Avantageusement, les composites sont choisis pour que la température des cellules électrochimiques en fonctionnement soit inférieure à une température donnée, par exemple à 40°C.

Dans certaines mises en oeuvre, les parois du ou des compartiments comportent des matériaux différents ou un composite conducteur de chaleur.

Il est proposé, selon un deuxième aspect, une batterie comprenant une ou des cellules électrochimiques, et des composites à base d’un ou de plusieurs MCP solide-liquide, configurés pour réaliser un système de gestion thermique permettant de maintenir la température d’une ou des cellules électrochimiques en fonctionnement à une valeur inférieure à une température donnée, ces composites étant choisis lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, parmi un composite A, un composite B, un composite C, un composite A comprenant une mousse conductrice de chaleur avec au moins un MCP, avantageusement enveloppée d’une couche étanche ou d’un composite B ou d’un composite C, un composite B comprenant une matrice avec au moins un polymère ayant des charges conductrices de chaleur et au moins un MCP, un composite C comprenant une matrice avec au moins un polymère ayant au moins un MCP micro encapsulé par un matériau conducteur de chaleur.

Avantageusement, la ou les cellules électrochimiques sont entourées par un bloc composite A qui entoure, enveloppe complètement la ou les cellules électrochimiques, le bloc composite A étant entouré, enveloppé complètement par le composite B ou par le composite C ou par un matériau conducteur de chaleur comme un alliage d’aluminium , le composite A pouvant être renforcé par des charges conductrices de chaleur.

Avantageusement, le composite B ou C comporte plusieurs polymères.

Avantageusement, le composite B ou C présente un mélange de polymères parmi la liste suivante : SEBS et POE ; ou SBS et EPDM ; ou HDPE et SBS. Dans une seconde disposition , le composite B ou C présente un mélange de polymères choisis parmi la liste suivante : SEBS, SEPS, SEP, PU, PEG, PP, PEBD, PEHD.

Il est proposé, selon un troisième aspect, un système utilisant une batterie telle que présentée ci-dessus, les cellules électrochimiques étant avantageusement de type lithium-ion , lithium-manganèse-cobalt (NMC), lithium-polymère (LiPo), lithium-fer-phosphate (LFP), lithium- cobalt-nickel-aluminium (NCA) , lithium manganèse (LMO), lithium- titanate (LTO), lithium-air, lithium-cobalt-oxyde (LCO) , lithium-soufre (Li- S) , lithium-métal-polymère (LMP), lithium-air, lithium-cobalt-oxide(LCO) , la batterie au sodium-ion (Na-ion) , la batterie au nickel-cadmium (Ni-Cd) , la batterie au nickel-hydrure métallique (Ni-MH) .

D’autres objets et avantages de l’invention apparaîtront à la lumière de la description d’un mode de réalisation , faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique d’un ensemble de cellules placées dans une matrice contenante, enveloppée dans une matrice diffusante, selon une mise en oeuvre, la figure 2 est une représentation schématique d’un ensemble de cellules placées dans une matrice contenante, enveloppée dans une matrice diffusante stratifiée, selon une mise en oeuvre, la figure 3 est une représentation schématique d’un bloc de cellules comprenant des plaques de refroidissement, la figure 4 est une vue éclatée d’une réalisation d’un bloc de cellules selon la figure 3, la figure 5 est une vue éclatée d’une variante de réalisation d’un bloc de cellules, la figure 6 est une vue éclatée d’une autre variante de réalisation d’un bloc de cellules, la figure 7 est une vue de détail d’un panneau de refroidissement pouvant être employé dans les blocs représentés en figures 3 à 6, la figure 8 est une vue schématique d’une régulation thermique d’une cellule, la figure 9 est un schéma d’un dispositif expérimental de mesure, la figure 1 0 est une vue d’un tube porte cellule, la figure 1 1 est un schéma montrant l’implantation de thermocouples dans le tube porte cellule de la figure 10, la figure 12 est une vue illustrant les variations de température en fonction du temps sans utilisation de MCP, et avec utilisation de MCP RT27, RT27/mousse d’aluminium, les figures 13, 14 et 15 présentent respectivement l’évolution de la température mesurée par les quatre thermocouples T1 , T2, T3, T4, dans le cas d’une gestion thermique par de la paraffine pure RT27, pour des épaisseurs de moule de e= 3mm , e= 5mm et e= 7mm , respectivement, la figure 1 6 représente les évolutions en fonction du temps de la température de cellule, sans convection forcée, avec emploi de paraffine pure RT27, pour les trois épaisseurs de MCP considérées (3 mm, 5 mm, 7 mm) , la figure 1 7 représente les évolutions en fonction du temps de la température de cellule, sans convection forcée, avec emploi de paraffine pure RT27, pour une épaisseur de 3 mm, la figure 1 8 représente les évolutions en fonction du temps de la température de cellule, sans convection forcée, avec emploi de paraffine RT27 et d’une mousse d’aluminium, pour une épaisseur de 7 mm , les figures 19 et 20 présentent respectivement l’évolution temporelle de la température enregistrée (T1 , T2, T3, T4), pour la paraffine pure RT27, avec une épaisseur e de 3 mm (figure 1 9) et une épaisseur e de 7 mm (figure 20) , la figure 21 présente l’évolution temporelle de la température de la surface de la cellule mesurée par le thermocouple T1 pour les différentes épaisseurs étudiées, la figure 22 illustre l’impact de la mousse métallique sur l’état thermique de la cellule pour une épaisseur de 3mm, sans et avec convection forcée, les mesures de la température T1 étant présentées sur la figure 22, sans convection forcée, la figure 23 présente les évolutions température de la cellule avec de la paraffine RT27 pure et avec un composite MA- RT27avec convection forcée, la figure 24 présente l’évolution temporelle de la température de la cellule sans et avec convection forcée dans le cas d’un composite MA- RT27, e=7mm, la figure 25 présente la variation de la température et du flux thermique des cellules lorsque le module fonctionne sans système de gestion thermique (sans MCP) , les figures 26 et 27 sont des représentations analogues à la figure 25, le système étant sollicité sans convection d’air ou avec convection d’air.

DESCRI PTION GEN ERALE

L’invention présente selon un premier aspect, une batterie comprenant une ou des cellules électrochimiques et des composites à base de MCP solide-liquide ou solide-solide, configurés pour réaliser un système de gestion thermique, permettant de maintenir la température d’une ou des cellules électrochimiques en fonctionnement à une valeur inférieure à une température donnée, lesdits composites étant thermiquement conducteurs lorsque le matériau à changement de phase est solide- liquide, et comportant un matériau conducteur de chaleur avec une structure permettant l’encapsulation de MCP lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, la batterie comprenant plusieurs modules présentant chacun un composite donné, les modules ayant deux configurations possibles, éventuellement combinées.

Il est proposé, selon un deuxième aspect, une batterie présentant une ou des cellules électrochimiques, et des composites à base de MCP solide- liquide ou solide-solide, configurés pour réaliser un système de gestion thermique permettant de maintenir la température d’une ou des cellules électrochimiques en fonctionnement à une valeur inférieure à une température donnée, ces composites étant choisis lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, parmi un composite A, un composite B, un composite C, un composite A comprenant une mousse conductrice de chaleur avec au moins un MCP, avantageusement enveloppée d’une couche étanche ou d’un composite B ou d’un composite C, un composite B comprenant une matrice avec au moins un polymère ayant des charges conductrices de chaleur et au moins un MCP, un composite C comprenant une matrice avec au moins un polymère ayant au moins un MCP micro encapsulé par un matériau conducteur de chaleur. Avantageusement, le système de gestion thermique est un absorbeur stratifié d’énergie pour le refroidissement de batterie.

Avantageusement, le système de gestion thermique est un système de contrôle de la thermique généralisé sous forme de « plaque de refroidissement 3D » .

Avantageusement, le système de gestion thermique est un système de refroidissement hybride MCP avec un liquide de régénération permettant d’améliorer très sensiblement la durabilité des batteries.

Avantageusement, l’absorbeur stratifié concerne également des systèmes de gestion thermique des batteries utilisés dans la é-mobilité urbaine tels que les vélos, les trottinettes et les motos.

Avantageusement, ce système présente une conductivité thermique et une capacité de stockage de chaleur modulables en fonction des sources chaudes à contrôler. Ce système de gestion thermique présente également une flexibilité dans la mise en forme (stratification horizontale et/ou verticale), dans le choix de MCP et de la quantité de charges conductrices à utiliser.

DESCRI PTION DETAI LLEE DE L’ INVENTION

Dans la suite de la description , trois types de matériaux composites sont avantageusement mis en oeuvre, ces matériaux composites étant appelés composite A, composite B, composite C.

Lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, un composite A comprend une mousse conductrice de chaleur, par exemple une mousse métallique, contenant au moins un matériau à changement de phase (MCP) et un matériau étanche. La mousse métallique est par exemple une mousse d’aluminium , une mousse de cuivre ou une mousse de nickel, mousses à base de graphite, toutes mousses conductrices de chaleur. Lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, un composite B comprend une matrice polymérique avec un ou plusieurs polymères et au moins un matériau à changement de phase (MCP), la matrice comprenant avantageusement des charges conductrices de chaleur.

Un composite C comprend une matrice polymérique avec un ou plusieurs polymères et au moins un matériau à changement de phase (MCP) encapsulé, avantageusement encapsulé dans un matériau conducteur de chaleur, le MCP étant avantageusement micro encapsulé.

Avantageusement, la micro-encapsulation des trois composites est monocouche ou multicouches.

Avantageusement, la micro-encapsulation multicouches est accompagnée par un effet « auto-régénérant » , en cas de fissuration par des contraintes thermiques ou mécaniques par exemple.

Avantageusement, la micro-encapsulation multicouches est accompagnée par un effet « retardateur de flamme » , en cas d’emballement thermique, incendie par exemple.

Composite A

Un composite A est obtenu, par exemple, par imprégnation sous vide, selon le procédé suivant.

Un MCP à l’état solide et une mousse métallique sont placés en cascade dans un moule en verre Pyrex, avant d’être introduits dans une étuve.

Ensuite, l’étuve est mise sous vide, tout en maintenant le MCP à l’état solide. La mise sous vide permet d’évacuer l’air contenu dans les pores de la mousse métallique.

Ensuite, l’étuve est chauffée pendant 140 min à une température supérieure à la température de fusion du MCP, afin d’assurer l’immersion de la mousse métallique dans le MCP liquide. Ensuite la pression dans l’étuve est augmentée, par exemple d’une valeur de 0,6 mbar à la pression atmosphérique.

Lorsque l’étuve est à pression atmosphérique, le moule est retiré de l’étuve pour le refroidir, par exemple dans une chambre climatique à une température fixe.

Une fois le MCP totalement solidifié, le produit est démoulé.

Le processus d’imprégnation du MCP est évalué par le calcul du taux d’imprégnation, qui est avantageusement proche de 1 00%.

Les tableaux 1 , 2 et 3 présentent les taux d’imprégnation a des composites étudiés. Ces résultats révèlent le succès du protocole d’imprégnation sous vide.

A1 /RT21 93 0,55 98,55 (0,64)

Ni / RT21 95,2 0,9 97,39 (0,76)

Ni / RT21 95 2,3 97,53 (0,77)

Tableau 1. Taux d’imprégnation des composites mousses métalliques / RT21 c (%) dp (mm) a (%)

A1 /RT27 93 0,55 98,18 (0,65)

Ni / RT27 95,2 0,9 98,16 (0,73)

Ni / RT27 95 2,3 98,65 (0,75)

Tableau 2. Taux d’imprégnation des composites mousses métalliques / RT27 c (%) dp (mm) a (%)

A1 /RT35HC 93 0,55 97,76 (0,72)

Ni / RT35HC 95,2 0,9 97,28 (0,75)

Ni / RT35HC 95 2,3 97,87 (0,74)

Tableau 3. Taux d’imprégnation des composites mousses métalliques / RT35HC

Composite B Un composite B est par exemple obtenu comme suit.

Tout d’abord, un MCP est dissous dans un solvant à 80°C, puis du SEBS (polystyrène-b-poly(éthylène-butylène)-b-polystyrène) et du PEBD (polyéthylène basse densité) sont ajoutés à la solution, jusqu’à ce que le mélange soit homogène. Le MCP est par exemple une paraffine, notamment une paraffine RT42.

Du graphite expansé est ensuite ajouté progressivement.

Une sonification est appliquée, par exemple pendant 30min à 100W, pour décomposer les agrégats du graphite et assurer une dispersion homogène des charges conductrices dans le mélange.

Afin d’évaporer le solvant, le mélange résultant est laissé sous hotte à une température de l’ordre de 1 20°C.

Ensuite, le composite est séché dans une étuve, par exemple pendant une nuit à 130°C.

Enfin , le mélange est pressé à chaud, par exemple à 130°C pendant 1 0 min dans un moule en acier en utilisant une presse thermique.

Le tableau 4 présente un exemple du mélange.

SEBS Hexadécane PEBD GE Épaisseur Masse

(%) (%) (%) (%) (mm) (g)

SI 15 75 5 5 6.01 8.669

S2 10 75 5 10 5.94 9.006

S3 5 75 5 15 6.08 9.593

S4 15 45 35 5 5.82 8.928

S5 15 45 30 10 6.08 9.392

S6 15 45 20 20 6.12 9.628

Tableau 4 : Composition des composites SEBS / Hexadécane / PEBD / GE.

Composite C

Un composite C est par exemple obtenu par dispersion , comme suit. Une quantité connue de polymère (exemple : SEBS/PEBD) est dispersée dans un solvant chargé avec des microcapsules-MCP conductrice de chaleur.

Les microcapsules sont par exemple en matériau polymère, d’origine naturelle, hémisynthétique ou synthétique.

La micro-encapsulation est obtenue par exemple par polymérisation interfaciale ou par nébulisation séchage spray drying) . Le procédé de nébulisation séchage implique la formation d’une solution, suspension ou émulsion contenant un polymère et le MCP, un aérosol étant formé par nébulisation par une buse pneumatique, ultrasonore ou rotative. Lors de cette nébulisation , les microcapsules solides se forment après évaporation dans une chambre de dessiccation, à l’aide d’un flux d’air ou d’azote.

Un récipient contenant le solvant et des microcapsules-MCP est placé sur une plaque chauffante. Le chauffage à reflux est utilisé pour chauffer le mélange réactionnel. Le reflux empêche la perte de réactif ou de produit par vaporisation.

Les microcapsules sont progressivement incorporées aux polymères, sous une agitation magnétique. L’agitation est maintenue, par exemple pendant environ 60 min sous reflux, pour que les microcapsules-MCP soient bien dispersées dans le PEBD/SEBS.

Une quantité supplémentaire de SEBS est ajoutée sous agitation , par exemple pendant 30 min.

Du fait de l'augmentation de la température, certaines espèces chimiques se vaporisent. Ces espèces chimiques montent alors dans un réfrigérant à l’eau. Dans ce réfrigérant, l'eau froide s'écoule en permanence, au contact des parois les gaz refroidissent et se liquéfient sous forme de gouttelettes sur les parois du réfrigérant et finissent par retomber dans le récipient. Afin d’évaporer le solvant, le mélange résultant est laissé sous hotte à une température de l’ordre de 1 20 °C. Le composite est ensuite placé dans une étuve, par exemple pendant une nuit à 1 20°C.

Pour la mise en forme, le mélange est pressé à chaud, par exemple à 130°C pendant 10 min dans un moule en acier en utilisant une presse thermique.

Le tableau 5 présente un exemple du mélange de microcapsules-MCP

SEBS/PEBD MCP SEBS sup

(%) (%) (%)

SI 65 30 5

S2 55 40 5

S3 45 50 5

Tableau 5 : Composition des composites SEBS / MCP / PEBD

Modes de réalisation possibles

La figure 1 illustre une disposition des composites, selon une première mise en oeuvre.

En figure 1 sont schématisées des cellules électrochimiques 1 0, de forme cylindriques. Ces cellules sont par exemple de type 1 8650, avec un diamètre de 1 8 mm et une longueur de 65mm, ou de type 26650 avec un diamètre de 26 mm, ou bien encore de type 21 70.

Sur la figure 1 , un groupe de soixante-dix cellules est représenté schématiquement, les connexions électriques n’étant pas représentées, afin de simplification .

Le nombre de cellules dépend notamment de l’utilisation visée pour la batterie (par exemple véhicule deux roues, automobile, camion) . Par exemple, quarante-six cellules peuvent être montées en parallèle, pour former un groupe de cellules, la batterie comprenant deux modules, chaque module comprenant une vingtaine de groupes de cellules, les modules et les groupes étant reliés en série.

Les cellules sont par exemple de type Li-ion . Dans le mode de réalisation représenté, les cellules 10 sont sensiblement équidistantes et disposées suivant un maillage carré.

Dans le mode de réalisation représenté, sur sensiblement toute la hauteur des cellules 1 0, les espaces existants entre les cellules sont occupés par un composite A.

Avantageusement, le composite A entoure complètement toutes les cellules 10.

Dans une mise en oeuvre, le composite A contient des charges conductrices de chaleur.

Le bloc 1 1 de composite A contenant les cellules 1 0 est contenu dans une enveloppe 1 2 formée par une masse de composite B ou une masse de composite C, ou bien encore par un matériau conducteur de chaleur, par exemple un alliage d’aluminium .

Avantageusement, l’enveloppe 1 2 entoure complètement le composite A.

L’enveloppe 12 forme contenant, limitant les risques de fuite du MCP en phase liquide contenu dans le composite A.

L’enveloppe 1 2 est conductrice de chaleur et favorise la régénération (solidification) du MCP contenu dans le composite A.

La figure 2 représente une variante de réalisation. Dans cette variante, le groupe de cellules 10 est par exemple celui décrit en référence à la figure 1 , et ce groupe de cellules 1 0 est contenu dans une enveloppe stratifiée, comprenant une première couche 13, une deuxième couche 14 et une troisième couche 15 de matériau composite.

Chacune des trois couches 13, 14, 1 5 peut être formée par une masse de composite A, ou une masse de composite B ou par une masse de composite C. Dans une mise en œuvre, une couche, par exemple la deuxième couche 14, est formée par un composite A, les deux autres couches étant formées par deux masses de composite de type B, ces deux couches de composite de type B comprenant des matrices polymériques différentes et/ou des charges conductrices différentes et/ou des MCP différents.

Dans une autre mise en œuvre, une couche, par exemple la deuxième couche 14, est formée par un composite A, les deux autres couches étant formées par deux masses de composite de type C, ces deux couches de composite de type C comprenant des matrices polymériques différentes et/ou des MCP micro encapsulés différents, et/ou un matériau de microencapsulation différent.

Dans le mode de réalisation représenté, les trois couches 13, 14, 1 5 sont sensiblement planes et d’épaisseurs égales, et s’étendent sensiblement perpendiculairement à l’axe d’élancement des cellules 1 0.

Avantageusement, le nombre de couches est supérieur à 2. Avantageusement, le nombre de couche est adapté à l’état thermique de la cellule.

Dans d’autres modes de réalisation, les trois couches 13, 14, 1 5 présentent des épaisseurs différentes les unes des autres. Par exemple, la couche intermédiaire 14 présente une épaisseur plus importante que la couche inférieure 13 et la couche supérieure 15.

Dans d’autres modes de réalisation, les trois couches 13, 14, 1 5 s’étendent sensiblement parallèlement à l’axe d’élancement des cellules 10. Par exemple, une couche 14 vient avantageusement entourer les cellules se trouvant au centre d’un groupe de cellules.

Les propriétés des composites employés pour les trois couches sont avantageusement différentes. Par exemple, l’une des couches présente une conductivité thermique plus élevée que les deux autres couches, ou une température de changement de phase plus élevée pour le MCP. Dans d’autres modes de réalisation, l’enveloppe contient deux couches ou plus de trois couches. La disposition de différentes couches de composites dans l’enveloppe forme une stratification, chaque couche pouvant être adaptée aux propriétés thermiques des cellules, en particulier à une hauteur donnée suivant l’axe d’élancement des cellules.

L’enveloppe stratifiée forme contenant limitant les risques de fuite du MCP en phase liquide contenu dans le composite A.

L’enveloppe stratifiée est conductrice de chaleur et favorise la régénération du MCP contenu dans le composite A, en tenant compte d’un gradient thermique suivant la hauteur des cellules 10.

La figure 3 illustre un bloc de cellules comprenant une enveloppe 20, au moins un matériau à changement de phase 21 contenu dans l’enveloppe 20, et des panneaux 22 de refroidissement.

Le matériau à changement de phase 21 peut être un composite A, un composite B, ou un composite C, ou une variante d’un de ces composites.

Dans le mode de réalisation représenté en figure 3, le bloc comprend neuf cellules 1 0 de type cylindrique, sensiblement identiques et disposées de manière équidistantes en trois colonnes et trois rangées. Il est entendu que le nombre de cellules 10 dans le bloc peut être inférieur à neuf, ou supérieur à neuf, en fonction des applications visées pour la batterie.

Dans une mise en oeuvre, le matériau à changement de phase 21 est identique pour l’ensemble du bloc de cellules.

Dans d’autres modes de réalisation, le matériau à changement de phase 21 est adapté au comportement thermique de chaque cellule 1 0 du bloc. Par exemple, un composite de type A est utilisé pour la ou les cellules se trouvant au centre du bloc, et un composite de type B ou de type C est utilisé pour les cellules se trouvant à la périphérie du bloc. La figure 4 illustre un mode de réalisation du bloc représenté en figure 3.

Ainsi qu’il apparait en figure 4, une sélection multiple de caractéristiques permet d’assurer une homogénéité de température au sein d’un bloc de cellules 10.

Une première sélection concerne avantageusement le matériau du module 23 se trouvant au contact des cellules 1 0. Ainsi qu’il apparait en figure 4, ce matériau du module 23 se présente sous la forme d’un bloc parallélépipédique, formant un module individuel de composite, pourvu d’un trou 24 axial, et peut être sélectionné pour chaque cellule 10. Le matériau du module 23 comprend par exemple un composite A, un composite B ou un composite C. Dans le mode de réalisation représenté, le matériau du module 23 s’étend selon sensiblement toute la hauteur des cellules 10. Dans d’autres modes de réalisation , le matériau du module 23 est formé d’au moins deux matériaux différents, empilés suivant la hauteur des cellules 1 0. Le module 23 individuel est ainsi stratifié, permettant une adaptation à un éventuel gradient thermique suivant l’axe d’élancement de la cellule.

Une deuxième sélection concerne l’enveloppe. Cette deuxième sélection est avantageusement combinée à la première sélection. Dans le mode de réalisation représenté, l’enveloppe est formée de trois éléments superposés, formant des compartiments 25, 26, 27. Chacun des compartiments 25, 26, 27 peut être formé d’un matériau thermiquement conducteur, par exemple un alliage métallique tel qu’un alliage d’aluminium . Dans le mode de réalisation représenté en figure 4, les trois compartiments 25, 26, 27 sont sensiblement identiques. Dans d’autres modes de réalisations, l’un des compartiments présente une épaisseur plus grande que celle des autres compartiments, cette épaisseur étant mesurée suivant l’axe d’élancement des cellules 1 0.

Une troisième sélection concerne le nombre et la disposition de panneaux 22 de refroidissement. Cette troisième sélection est avantageusement combinée à la première sélection et/ou à la deuxième sélection. Dans le mode de réalisation représenté en figure 4, le bloc comprend quatre panneaux 22 de refroidissement sensiblement identiques, et s’étendant suivant la hauteur des cellules 1 0, entre deux rangées et entre deux colonnes de cellules 1 0 voisines.

Les panneaux 22 sont ainsi disposés en deux groupes. Dans chaque groupe, les panneaux 22 sont sensiblement parallèles entre eux. Les panneaux d’un premier groupe sont sensiblement perpendiculaires aux panneaux du deuxième groupe.

Dans la variante de réalisation de la figure 5, le bloc comprend deux panneaux de refroidissement 22 sensiblement identiques, s’étendant suivant la hauteur des cellules 1 0, entre deux rangées de cellules 1 0 voisines. Dans cette variante de réalisation de la figure 5, les modules 23 sont collectifs, entourant collectivement plusieurs cellules 10, et comportent par exemple trois trous de passage pour trois cellules 1 0. Les panneaux de refroidissement 22 s’étendent entre modules 23 collectifs.

Avantageusement, les modules 23 sont différents en fonction de l’état thermique de la batterie. Avantageusement, les modules 23 sont différents par bloc au sein de la batterie.

Avantageusement, la structure présente une stratification par modules 23. Par exemple, la stratification suit une de ces combinaisons (de la couche inférieure à la couche supérieure, ou de la couche supérieure à la couche inférieure) : composite A - composite B - composite C ; composite B - composite A - composite C ; composite A - composite C - composite B ; composite B - composite B’ - composite B” ; composite C - composite C’ - composite C” composite A - composite B - composite B’ ; composite B - composite A - composite B’ ; composite A - composite

C - composite C’ ; composite C - composite A - composite C’ ; composite

C - composite B - composite B’ ; composite B - composite C - composite

B’ ; composite B - composite C - composite C’ ; composite C - composite

B - composite C’.

Avantageusement, les couches de composites sont composées d’un mélange d’au moins un composite suivant : composite A ; composite A’ ; composite A” ; composite B ; composite B’ ; composite B” ; composite C ; composite C’ ; composite C”. A titre d’exemple, une couche de composite est : composite A+B ; composite A+B’ ; composite A+B” ; composite A+C ; composite A+C’, composite A+C” ; composite A’ + B’ ; composite A+B+C ; composite A+B’ + C ; composite A+B+C’ ; composite A+B” + C ; composite A+B’+C’ ; composite A+B’+C” ; ou encore composite A’ + B’+C’.

Avantageusement, les couches de composites sont différentes pour assurer une gestion optimale des cellules et permettant d’augmenter la durée de vie des cellules.

Avantageusement, un composite X’ est différent du composite X, tel que le composite X’ possède une composition différente de X avec une structure similaire. X peut être A, B ou C.

Avantageusement, les couches de composites de la stratification ont une forme particulière, permettant l’emboitement entre les couches de composites. Avantageusement, la forme particulière est composée de triangles « mâles » , de triangles « femelles » , de rectangles « mâles » , de rectangles « femelles » , de pyramides « mâles » , de pyramides « femelles » , de cônes « mâles » , de cônes « femelles » , de colonnes « mâles » , de colonnes « femelles » , etc. Par exemple, une première couche de composites peut présenter sur une surface en contact avec une seconde couche de composite des triangles « mâles » tandis que la seconde couche de composites présente des triangles « femelles » sur la surface en contact avec la première couche de composites.

Avantageusement, lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, les couches de composites comprennent au moins deux polymères étanches pour les MCP.

Avantageusement, les couches de composites comprennent au moins trois polymères étanches pour les MCP.

Avantageusement, les couches de composites comprennent au moins quatre polymères étanches pour les MCP. Dans la variante de réalisation de la figure 6, le bloc comprend deux panneaux 22 de refroidissement sensiblement identiques, s’étendant perpendiculairement à l’axe d’élancement des cellules 1 0, le matériau entourant les cellules 10 étant formé de trois modules 23, ces trois modules 23 étant empilés suivant l’axe d’élancement des cellules 10. Un panneau 22 s’étend entre deux modules 23. Chaque module 23 est placé dans un compartiment 25, 26, 27.

La figure 7 présente une géométrie de micro-canaux 30 de circulation dans les panneaux 22 de refroidissement, selon une réalisation. Les micro-canaux 30 comportent des chicanes (de dimensions variables) , favorisant les échanges thermiques. Les micro-canaux forment des micro-chemins d’échange thermique. Les panneaux 22 permettent la circulation d’air ou d’un fluide de refroidissement.

La figure 8 schématise une gestion thermique hybride pour une cellule 10. La cellule 1 0 est entourée d’un manchon formé par l’empilement d’au moins deux composites différents. Dans la mise en oeuvre représentée, trois anneaux 40, 41 , 42 sont empilés suivant l’axe l’élancement de la cellule, chacun des anneaux 40, 41 , 42 pouvant contenir un composite A, ou un composite B, ou un composite C. Un serpentin 50 enroulé en hélice autour du manchon formé par les anneaux 40, 41 , 42 contient un fluide caloporteur.

Les panneaux 22 ou les serpentins 50 peuvent être couplés à un circuit micro fluidique de contrôle thermique à base de liquide caloporteur.

Avantageusement, chaque serpentin 50 ou chaque couche de matériau 23 dispose d’un circuit indépendant des autres circuits.

Dans certaines mises en oeuvre, dans chaque circuit circule le même fluide caloporteur avec une température contrôlée et un coefficient d’échange adapté à la puissance à dissiper. Pour cela, le circuit de refroidissement optimisé est connecté à un système de contrôle thermique intelligent, afin d’assurer la régénération des MCP dans chaque module individuel ou collectif 23, en fonction des cycles thermiques. Ces dispositions assurent une homogénéisation de la température des cellules 1 0 et peut atténuer des conditions qui pourraient conduire à un événement d'emballement thermique des batteries.

Avantageusement, les matériaux à changement de phase sont des matériaux d’origine naturelle.

Avantageusement, la concentration de MCP est différente d’une couche de composites à une autre, tout en conservant le même type de MCP.

Avantageusement, le type de MCP est différent d’une couche de composites à une autre, tout en conservant la même concentration de MCP.

Avantageusement, le type de MCP et la concentration de MCP sont différents d’une couche de composites à une autre.

Avantageusement, dans une même couche de composites il y a au moins deux types de MCP différents.

Avantageusement, la micro-encapsulation des MCP du composite C est optimisée en fonction de l’état thermique de la cellule. Par exemple, la composition de la micro-encapsulation peut être de nature différente ou d’épaisseur différente.

Avantageusement, la micro-encapsulation des MCP du composite C présente une structure multicouche. Avantageusement, chaque couche qui compose la structure multicouche possède une fonction différente.

Des résultats obtenus vont être présentés en référence aux figures 9 et suivantes.

Les résultats qui vont être présentés concernent les phénomènes thermiques dans une cellule Li-ion , et le dimensionnement et l’optimisation d’un système de gestion passive par un composite MCP- mousse métallique (MM) , la cellule 1 0 étant avantageusement maintenue à une température au-dessus de 30°C sous une sollicitation de 1 C.

Un banc d’essais a été développé, afin de suivre l’évolution de la température d’une cellule 1 0 de type Li-ion et son flux thermique dégagé lors d’une sollicitation.

La chaleur réellement dissipée par la cellule 10 a été calculée à partir des résultats expérimentaux et grâce à un code de calcul développé sous Matlab.

La simulation du comportement thermique du MCP et du composite MCP- mousse métallique MM est faite sous COMSOL Multiphysics et Matlab.

Le banc d’essais expérimental est représenté sur la figure 9.

La cellule 10 électrochimique étudiée, de capacité 2500 mAh , est branchée à une alimentation à courant continu qui assure la charge et à une charge active qui assure la décharge. La cellule 1 0 est cylindrique de rayon 9.255mm et de hauteur 70mm .

Des relais électromécaniques sont insérés, permettant l’ouverture et la fermeture du circuit électrique. La température surfacique de la cellule 10 est mesurée par deux thermocouples de type T. Un fluxmètre cylindrique enrobe la cellule 1 0, pour mesurer le flux thermique dissipé en fonction du temps.

Un programme LabVI EW a été élaboré pour suivre les cycles charge/décharge des batteries. Il permet d’assurer à la fois la commande des relais, de l’alimentation et de la charge active ainsi que l’acquisition des données mesurées.

La batterie étudiée est suspendue afin d’éviter les échanges thermiques par conduction entre la surface de la batterie et l’environnement extérieur. La cellule 1 0 étudiée est mise dans un moule en aluminium, représenté en figure 1 0. Le moule est sous forme de deux cylindres coaxiaux creux en aluminium , de hauteur h et d’épaisseur e. Les deux cylindres forment un tube intérieur (contenant la cellule) et un tube extérieur.

Le tube intérieur est de même diamètre que la cellule 10.

Dans l’espace s’étendant entre le tube intérieur et le tube extérieur, on insère le MCP avec ou sans mousse métallique MM.

Une rainure est prévue à l’interface cellule-tube interne, pour loger les capteurs de température et les câbles des fluxmètres.

Le dimensionnement des moules prend en compte l’expansion volumique du MCP. L’aluminium est choisi pour son bon compromis entre les propriétés thermiques, masse volumique et coût. Dans le but d’étudier l’impact de la masse de MCP, trois moules avec différentes épaisseurs (3 mm , 5 mm et 7 mm) ont été fabriqués. L’ensemble des moules a été fabriqué par impression 3D métallique.

La paraffine liquide est injectée dans le vide conçu pour la contenir. Après le remplissage, l’ensemble est refroidi dans la chambre climatique à une température imposée de 22°C.

Avant d’insérer la cellule 1 0 dans le moule, une protection de toutes les connexions est nécessaire, pour éviter tout contact direct entre le moule en aluminium et les accumulateurs.

Dans le cas d’un composite mousse métallique MM - MCP, la mousse métallique (par exemple mousse d’aluminium MA) a été coupée par un système de découpe laser sous forme de tubes de dimension h*e. Les tubes sont remplis de paraffine en suivant le protocole d’imprégnation sous vide décrit plus haut.

Après remplissage et instrumentation, la cellule 1 0 et le moule sont logés dans une chambre climatique. La base du moule est isolée par une couche de polystyrène expansé. Pour évaluer l’efficacité de l’utilisation de la paraffine RT27 et le composite MA-RT27 et leur capacité à absorber la chaleur générée par la cellule 10 au cours des cycles charge/décharge, l’évolution de la température radiale a été suivie au niveau des interfaces, grâce aux quatre thermocouples de type K : T1 , T2, T3 et T4, disposés selon la figure 1 1 .

Le thermocouple T1 est placé entre la cellule 1 0 et la paroi interne du tube intérieur. Le thermocouple T2 est placé entre la paroi externe du tube intérieur et le composite. Le thermocouple T3 est placé entre le composite et la paroi interne du tube extérieur. Le thermocouple T4 est placé en paroi externe du tube extérieur.

Déroulement des essais et définition du régime permanent

Les essais ont été réalisés pour différents courants et pour une tension maximale de 3.8V, sans pause entre deux cycles consécutifs. Un cycle correspond à une charge suivie d’une décharge. Si la batterie, pleinement chargée, est déchargée par un courant de 2.5 A, elle va atteindre sa tension d’arrêt après une heure de décharge. Les essais sont arrêtés une fois le régime permanent atteint. En effet, la température augmente au début et tend vers une valeur constante qui caractérise le régime permanent.

Évolution de la température de la cellule

La figure 1 2 présente l’évolution de la température mesurée par le thermocouple T1 en fonction du temps. Les résultats sont présentés pour un moule d’épaisseur 3 mm. Pour les trois cas étudiés, à savoir la convection naturelle (cellule sans système de gestion thermique) , la paraffine RT27 et le composite mousse d’aluminium MA (porosité 0.93, densité de pores 40PPI) - Paraffine RT27, les résultats sont obtenus dans les mêmes conditions, à savoir : un courant imposé de 1 C (2.6A) pour dix cycles charges/ décharges de 8 minutes. Dans le cas d’une gestion thermique par la paraffine RT27 pure et par un composite paraffine/ mousse d’aluminium MA, la température imposée est de 22°C. Pour ces cas, la ventilation est active, pour favoriser l’échange thermique entre l’évaporateur (condenseur dans le cas d’un chauffage) et l’air à l’intérieur dans la chambre climatique.

Les résultats montrent que l’ajout d’un MCP pur ou un composite MM- MCP permet de réduire considérablement la température de la cellule 1 0. Dans le cas d’une gestion avec de la paraffine RT27 pure ou du composite MA- paraffine RT27, le régime permanent est atteint après deux cycles contre cinq cycles dans le cas de la convection naturelle.

En régime permanent, la température de la cellule 1 0 avec une convection naturelle a atteint 36.7°C, contre 26.5°C lorsque de la paraffine RT27 pure est mise en place et 25,6°C lorsqu’un composite paraffine RT27- Mousse d’aluminium (0.93, 40PP I) est mis en place.

La paraffine RT27 pure permet de réduire la température de la cellule 1 0 de 10.2°C (écart moyen en régime permanent) et le composite paraffine RT27- Mousse d’aluminium MA (0.93, 40PPI) permet de réduire la température de la cellule de 1 1 .2°C (écart moyen en régime permanent).

Distribution de la température sans convection forcée

Afin d’éviter les pertes thermiques de la cellule 1 0 vers l’air ambiant et pour simuler le cas où la cellule 1 0 est placée dans un endroit très confiné (module de batterie) , des essais sans convection forcée ont été effectués. L’ensemble est mis dans la chambre climatique initialement en équilibre thermique à 22°C, isolé de tout échange thermique avec le milieu ambiant.

Les figures 13, 14 et 1 5 présentent respectivement l’évolution de la température mesurée par les quatre thermocouples T1 , T2, T3, T4, dans le cas d’une gestion thermique par de la paraffine pure RT27, pour des épaisseurs de moule de e= 3mm , e= 5mm et e= 7mm , respectivement. Sur les figures 13, 14 et 1 5, les évolutions des températures mesurées par les thermocouples T2, T3 et T4 sont sensiblement identiques. La courbe de température mesurée par le thermocouple T1 (température de cellule) est écartée des trois autres courbes T2, T3, T4 superposées (températures du MCP) .

Les résultats montrent la fusion totale de la paraffine RT27 pure, dans le cas d’une épaisseur de 3 mm , ce qui conduit à des températures élevées par rapport aux autres cas. Une sous-estimation de la quantité de MCP pour absorber la chaleur générée par la cellule 1 0 peut donc conduire à des températures élevées.

L’écart entre la température de la cellule (T1 ) et la paraffine (T2) est inversement proportionnel à l’épaisseur. Le plus petit écart est observé dans le cas d’une épaisseur de 3mm . L’augmentation de l’épaisseur de la paraffine augmente la résistance thermique à cause de sa faible conductivité thermique, ce qui conduit à un transfert thermique moins intense dans le cas d’un solide pur ou d’un liquide pur.

La figure 1 6 représente les évolutions en fonction du temps de la température de cellule 1 0, sans convection forcée, avec emploi de paraffine pure RT27, pour les trois épaisseurs de MCP considérées (3 mm , 5 mm, 7 mm).

En phase solide, on observe une température plus faible pour une épaisseur e de 3 mm, par rapport aux deux autres cas. En outre, après la fusion totale de la paraffine RT27, on observe u ne inflexion au niveau de la courbe représentative de l’évolution de la température de la cellule 10.

L’évolution des températures T1 , T2, T3, T4 dans le cas d’un composite MM- MCP sans convection forcée a été évaluée pour les épaisseurs 3mm et 7mm. Les résultats sont présentés en figures 1 7 (épaisseur 3 mm) et 18 (épaisseur 7 mm) . La mousse métallique est une mousse d’aluminium (MA) . Les résultats montrent que l’ajout d’une mousse métallique MM a permis de réduire d’une façon notable l’écart de température entre la cellule 1 0 et le composite MM- MCP par l’amélioration de la conductivité effective du composite RT27/ Mousse métallique.

L’écart entre T1 et T2 reste faible pour une épaisseur de composite MM- MCP de 3 mm, de l’ordre de 0.5°C (figure 1 7) .

Pour une épaisseur de MCP de 7 mm , l’écart entre la température de cellule T1 et la température T2 de MCP est de 2.5°C dans le cas de la paraffine RT27 pure et de 1 .6°C dans le cas MA-RT27 (figure 1 8) . Ces résultats sont en accord avec les résultats obtenus par étude numérique.

Distribution de température, avec convection forcée

Afin de tester l’effet de la convection sur l’état thermique de la cellule 10, la ventilation est activée, dans le but d’assurer une température homogène dans la chambre climatique (22°C) .

Les figures 19 et 20 présentent respectivement l’évolution temporelle de la température enregistrée (T1 , T2, T3, T4) , pour la paraffine pure RT27, avec une épaisseur e de 3 mm (figure 1 9) et une épaisseur e de 7 mm (figure 20).

Le régime permanent est atteint plus rapidement dans le cas d’une épaisseur de 3mm, avec une homogénéité thermique suivant l’épaisseur (T2 = T3) .

Dans les deux configurations étudiées, la paraffine n’est pas totalement fondue à la fin du test. Ceci peut être attribué aux pertes thermiques par convection forcée.

L’impact de la quantité de MCP utilisée est évalué pour les trois épaisseurs étudiées (e= 3mm, e= 5mm et e= 7mm) dans le cas d’une température ambiante imposée avec ventilation (convection forcée) . Les essais sont déroulés dans les mêmes conditions : courant 1 C (2.6A) pour dix cycles charges/ décharges de 8minutes sous une température ambiante de 22°C.

La figure 21 présente l’évolution temporelle de la température de la surface de la cellule 10 mesurée par le thermocouple T1 , pour les différentes épaisseurs étudiées.

L’augmentation de l’épaisseur du MCP a un impact négatif sur la gestion thermique de la cellule 1 0. En effet, le MCP a une faible conductivité thermique, ce qui diminue l’intensité du transfert de chaleur vers l’extérieur. Dans ce cas il faut combiner ce système avec un système de gestion actif (air, liquide caloporteur) .

Impact de l’ajout d’une mousse métallique et de la convection forcée

L’impact de la mousse métallique sur l’état thermique de la cellule 1 0 est évalué pour le moule e=3mm, sans et avec convection forcée. Les mesures de la température T1 sont présentées sur la figure 22, sans convection forcée.

Dans cette figure 22, on peut voir que l’ajout de la mousse métallique réduit la température de la cellule 1 0 durant le processus de la fusion. En effet, l’ajout d’une mousse conductrice intensifie le transfert de chaleur. Ce qui donne - a priori - un impact plus important dans le cas de la présence d’une convection forcée.

Pour confirmer ou infirmer cela, la température de la cellule 1 0 avec de la paraffine RT27 pure a été comparée à celle avec un composite MA- RT27 (figure 23, avec convection forcée) . La comparaison montre un écart moyen de température en régime permanent d’environ 1 .2°C entre la température de la cellule 1 0 avec de la RT27 pure et avec le composite MA (0.93, 40PPI)- RT27.

La figure 24 présente l’évolution temporelle de la température de la cellule 1 0 sans et avec convection forcée dans le cas d’un composite MA- RT27, e=7mm . Avec la convection forcée, le régime permanent est atteint après environ 5 cycles, alors qu’en convection naturelle la température de la cellule 1 0 continue à augmenter. La température de la cellule 10 en fin de test avec isolation atteint 28.5°C, tandis que celle avec convection atteint 26.3°C, soit une différence en température d’environ 2.2°C.

Gestion thermique du module de batterie Li-ion

Dans cette section sont présentées des résultats obtenus dans la gestion thermique d’un module de batterie composé de neuf cellules 10 de type Li-ion assemblées en 3S-3P.

Le protocole de test correspond à un cycle de décharge puis charge sans pause. Le module de batterie est dans un premier temps déchargé à courant constant de 6A jusqu’à la tension minimale de 8V, puis rechargé par méthode CC-CV avec un courant de 6A jusqu’à la tension maximale de 12V.

Afin d’évaluer l’évolution de la température au sein du module, un total de vingt thermocouples ainsi que quinze fluxmètres sont utilisés. Seules cinq cellules 1 0 sont instrumentées. Avant la mise en place des fluxmètres et thermocouples, une faible couche de graisse thermique est étalée sur la surface latérale des cellules 10 afin de faciliter le transfert thermique vers les fluxmètres et réduire la résistance de contact.

Ensuite, les cellules 1 0 sont placées dans la chambre climatique grâce à laquelle la température est fixée à 21 .5°C ; les cellules Li-ion sont par la suite assemblées en 3S-3P tout en maintenant une distance entre cellules de 3mm grâce à deux plaques en support imprimées en 3D.

La figure 25 présente la variation de la température et du flux thermique des cellules 1 0 lorsque le module fonctionne sans système de gestion thermique (sans MCP) . On constate que la température maximale du module est supérieure à 35°C, malgré un système de convection forcée à température constante de 21 °C durant la charge et la décharge.

Gestion thermique par utilisation du MCP + Mousse métallique Le composite mousse métallique MM / matériaux à changement de phase MCP est introduit dans le moule support des cellules.

On utilise les mêmes tests que précédemment (décharge-charge sans pause). La température est maintenue à 21 .5°C, ventilation désactivée.

Les résultats expérimentaux montrent que la température maximale mesurée au sein du module de batterie est de 27.8°C, la ventilation forcée permettant de réduire de la température jusqu’à la valeur de 25.22°C. On remarque aussi que la cellule centrale présente toujours la température la plus importante au sein du module.

Quant aux densités de flux, pas de grande différence lorsque le système est sollicité sans convection d’air et lorsque la convection d’air est activée (figure 26 et 27).

L’invention présente de nombreux avantages.

Avantageusement, l’invention permet de fournir un système de gestion thermique des batteries, notamment des batteries Li-ion, permettant le maintien de la température des batteries en deçà de 40°C.

Avantageusement, l’invention permet de fournir un système de gestion thermique de batterie, notamment de batterie Li-ion , par l’utilisation de composites conducteurs de chaleur avec changement de phase, permettant le maintien de la température de batterie au voisinage de la température optimale de fonctionnement.

Avantageusement, l’invention permet de fournir un système de gestion thermique de batterie, notamment de batterie Li-ion , par utilisation de mousses métalliques, des charges conductrices et de paraffines, permettant le maintien de la température de cellule entre 1 5°C et 30°C.

Avantageusement, l’invention permet de fournir un système de gestion thermique de batterie, notamment de batterie Li-ion, préservant la durabilité de la batterie et garantissant un fonctionnement optimal le plus longtemps possible. Avantageusement, l’invention permet de fournir un système de gestion thermique de batterie, notamment de batterie Li-ion, permettant une uniformisation du champ de température dans la batterie.

Avantageusement, l’invention permet de fournir un système de gestion thermique de batterie, notamment de batterie Li-ion , permettant d’augmenter la durée de vie de la batterie et de préserver son état de santé.

Il est ainsi proposé une batterie pourvue d’au moins une cellule électrochimique et d’un matériau composite comprenant un matériau à changement de phase (MCP) solide-liquide, la batterie comprenant une matrice contenante entourant la ou les cellules, et une matrice diffusante entourant la matrice contenante, la matrice contenante comprenant un ou plusieurs blocs de matériau composite, chaque bloc de matériau composite entourant au moins une cellule sur au moins une partie de sa hauteur.

La matrice diffusante et/ou la matrice contenante comprend au moins deux couches formées de matériaux composites différents.

Les matériaux composites sont avantageusement choisis dans le groupe comprenant : un composite A, comprenant une mousse conductrice de chaleur contenant un matériau à changement de phase (MCP) ; un composite B, comprenant une matrice polymérique et un matériau à changement de phase (MCP) ; un composite C, comprenant une matrice polymérique et un matériau à changement de phase (MCP) encapsulé.

La matrice contenante entoure la ou les cellules et est ainsi directement soumise aux élévations de température des cellules, par exemple lors d’une charge rapide de la batterie ou lors d’un usage intensif d’un véhicule électrique. Avantageusement, un matériau conducteur est placé entre la matrice contenante et les cellules, par exemple une graisse conductrice. La chauffe des cellules entraîne le changement de phase du MCP utilisé dans la matrice contenante.

Les risques de fuite du MCP liquide sont limités par la présence de la matrice diffusante, qui entoure la matrice contenante. Avantageusement, la matrice diffusante englobe, enveloppe totalement la matrice contenante.

En variante ou en combinaison , lorsque le matériau à changement de phase est solide-liquide, le composite de la matrice contenante est étanche. Par composite étanche, on désigne ici un matériau composite comprenant un MCP solide-liquide hors duquel le MCP à l’état liquide ne peut sensiblement pas s’échapper. Le matériau composite présente par exemple une très faible porosité, en particulier une très faible porosité interconnectée. Dans certaines mises en oeuvre, le MCP est encapsulé dans le matériau composite, notamment micro encapsu lé dans le matériau composite. Dans d’autres réalisations, éventuellement combinées, le matériau composite est enveloppé par une paroi étanche, par exemple réalisée en alliage métallique.

La présence d’au moins deux couches dans la matrice contenante et/ou la matrice diffusante, comprenant des matériaux composites différents, permet une adaptation au comportement thermique hétérogène des cellules.

Lorsque les cellules présentent un axe d’élancement, les couches de la matrice contenante et/ou de la matrice diffusante s’étendent sensiblement perpendiculairement à l’axe d’élancement des cellules. Cette disposition permet de tenir compte d’un gradient thermique des cellules selon leur direction d’élancement.

Avantageusement, les MCP contenus dans les couches de la matrice diffusante et/ou de la matrice contenante présentent des températures de fusions différentes les unes des autres. Avantageusement, la matrice contenante et/ou la matrice diffusante comprend des charges conductrices de chaleur, choisies par exemple parmi le groupe comprenant le graphite expansé, le cuivre, le nitrure d’aluminium .

Avantageusement, la batterie présente des micro-échangeurs air/liquide qui permettent une compartimentation des modules 23 et une régénération des MCP, les micro-échangeurs étant configurés pour réaliser un pont de conduction thermique entre les MCP.

Avantageusement, les micro-échangeurs ont des formes optimisées pour augmenter l’efficacité (avec un indice de performance KPI « key performance indicator ») du dispositif.

Avantageusement, les micro-échangeurs ont un débit et une vitesse de circulation donnée. Avantageusement, le débit est adapté à la forme des micro-échangeurs et/ou adapté à l’état thermique de la cellule et/ou adapté au nombre de cellule.

Avantageusement, les micro-échangeurs sont des micro-canaux dans le sens de la stratification et /ou perpendiculaire au plan de la stratification .

Avantageusement, le liquide circulant à l’intérieur des micro-échangeurs est de l’air, l’eau , ou un liquide caloporteur. Avantageusement, le liquide à l’intérieur des micro-échangeurs est changé/choisi en fonction de la température de fonctionnement et les contraintes d’utilisation .

Avantageusement, le système pour actionner la circulation du fluide est basé sur un programme de gestion globale, les paramètres d’entrée du programme sont multiples : température, expansion volumique...

Un système automatisé additionnel peut être associé pour assurer une régénération forcée à une période et température programmables. La régénération peut être ciblée, par blocs identifiables, au moyen d’un réseau de capteurs et d’actionnaires localisés de manière optimale et gérés par une logique informatique. Avantageusement, le système de la présente invention est couplé à un autre système. Avantageusement, le système de la présente invention transmet de l’énergie thermique au système couplé. Avantageusement, le système de la présente invention est de taille suffisamment importante pour valoriser le gain énergétique. Par exemple, dans le cas de véhicules électriques, la chaleur récupérée est utilisée pour constituer un appoint au système de chauffage de l’habitacle.

L’invention permet une gestion thermique par zone de la batterie, en particulier pour chaque groupe de cellules. L’invention permet ainsi une grande homogénéité de température suivant la hauteur de chaque cellule, ou au sein d’un module de batterie. L’invention permet notamment d’éviter la présence d’un gradient thermique entre le cœur d’une batterie et son pourtour.

L’invention réduit fortement les risques de fuite de MCP en phase liquide.

L’invention permet de maintenir une batterie, en particulier une batterie Li-ion, à une température sensiblement uniforme, dans l’intervalle optimal de fonctionnement, avantageusement entre 1 5°C et 35°C pour des batteries Li-ion .

Le système de gestion thermique selon l’invention se présente comme un absorbeur stratifié d’énergie. Un tel système trouve notamment application pour les batteries utilisées dans les vélos électriques, les trottinettes électriques, et les deux roues électriques (scooter, motos) .

Dans une mise en œuvre, le système de gestion thermique selon l’invention est un système de refroidissement hybride MCP+ liquide de régénération , permettant d’améliorer très sensiblement la durabilité des batteries.

L’invention trouve avantageusement application pour les véhicules électriques, notamment les véhicules automobiles ou les deux roues.

L’invention trouve également application dans le refroidissement des microprocesseurs, ou le conditionnement des batteries de stockage d’énergie des installations photovoltaïques ou des réservoirs de stockage solide de l’hydrogène.

Avantageusement, l’invention est utilisée pour des batteries de système de stockage d’énergie, de dispositifs télécom, de dispositifs spatiaux, de dispositifs d’énergies renouvelables, de dispositifs électroniques tels des convertisseurs de puissance, Datacenter, de véhicules électriques, etc.