CH627878A5 - Pile electrique munie d'un organe provoquant un court-circuit interne lors d'une dilatation de la cathode. - Google Patents

Description

L'invention a pour but d'interrompre la dilatation de l'électrode positive de la pile pendant la décharge et éliminer ainsi la 25 déformation du boîtier de la pile.

Plus précisément, l'invention concerne une pile électrique ayant une électrode négative consommable, dite anode, une électrode positive, dite cathode, qui se dilate pendant la décharge de la pile ou à la suite d'une décharge abusive, un sépara-30 teur placé entre les électrodes négative et positive, et un électrolyte, l'ensemble étant logé dans un récipient conducteur en deux parties dont la première partie est reliée électroniquement à l'électrode négative et la seconde partie à l'électrode positive, les deux parties du récipient étant isolées électroniquement 35 l'une par rapport à l'autre. Selon l'invention, un organe conducteur est placé entre l'électrode négative et la première partie du récipient et est relié électroniquement à la première partie du récipient, cet organe ayant au moins un segment enfoui dans l'électrode négative afin que, après une consommation électro-40 chimique partielle de l'électrode négative et après dilatation de l'électrode positive d'une quantité prédéterminée au cours de la décharge de la pile, le segment en saillie de l'organe conducteur soit en position de contact avec l'électrode positive si bien qu'il provoque un court-circuit interne dans la pile.

45 Dans le présent mémoire, l'expression «électrode négative consommable» s'applique à une électrode qui s'oxyde électro-chimiquement pendant la décharge de la pile si bien que son profil change, par exemple par retrait ou réduction d'épaisseur.

Dans le présent mémoire, l'expression «électrode positive» 50 désigne une électrode qui est réduite électrochimiquement et dont le volume augmente au cours de la décharge.

Dans le présent mémoire, l'expression «organe conducteur» s'applique à une matière conductrice qui est compatible avec les éléments particuliers du système de pile utilisé ou qui est stable 55 au contact de ces éléments. Des matières conductrices qui conviennent sont notamment le nickel, l'acier inoxydable, l'aluminium, l'acier nickelé ou analogue. Comme l'électrode négative peut présenter un retrait et l'électrode positive une dilatation pendant la décharge de la pile, le segment d'organe conducteur 60 doit pénétrer initialement dans l'électrode négative d'une distance telle qu'il se trouve au contact de l'électrode positive qui s'est dilatée uniquement lorsque la pile s'est déchargée d'une quantité importante. Par exemple, le segment en saillie de l'organe conducteur doit pénétrer dans l'électrode négative d'une 65 distance qui nécessite la consommation électrochimique d'au moins environ 75% et de préférence d'au moins environ 90% de l'électrode négative avant que l'extrémité du segment conducteur soit exposée à la face de l'électrode négative d'une ma-

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nière qui suffit au percement du séparateur. De cette manière, la le plus élevé du groupe des matières covenant aux électrodes pile est déchargée au moins en plus grande partie avant le court- négatives.

circuit interne. Dans le cas de l'électrode négative qui conserve Dans les piles électriques non aqueuses, les solvants organi-

pratiquement son profil pendant la décharge ou dans le cas des ques, utilisés seuls ou en mélange avec un ou plusieurs autres piles qui peuvent se déformer prématurément, il peut être sou- s solvants, lors de la préparation des électrolytes des piles selon haitable qu'une partie seulement du segment en saillie soit en- l'invention, sont compris dans les catégories suivantes de com-fouie dans l'électrode négative afin que, après dilatation de l'é- posés.

lectrode positive, l'électrode négative soit repoussée par le sépa- - nitriles d'alkylène: par exemple crotonitrile (liquide entre rateur contre la base de l'organe conducteur, avec introduction — 51,1 et 120 °C)

plus profonde du segment en saillie dans l'électrode négative. i0 - borates de trialkyle: par exemple borate de triméthyle

Ainsi, pendant la décharge des piles de ce type, les segments en (CH30)3B (liquide entre — 29,3 et 67 °C)

saillie sont disposés afin qu'ils percent le séparateur et viennent - silicates de tétraalkyle: par exemple silicate de tétramé-

au contact de l'électrode positive. La pénétration de l'électrode thyle (CH30)4Si (température d'ébullition 121 °C)

négative par le segment conducteur doit suffire de façon géné- - nitroalcanes: par exemple nitrométhane CH3N02 (liquide raie pour que la dilatation de l'électrode positive ne provoque 15 entre —17 et 100,8 °C)

pas une déformation du boîtier de la pile au point que le disposi- - nitriles alkyliques: par exemple acétonitrile CH3CN (li-tif dans lequel la pile est utilisée soit détérioré. En outre, étant quide entre — 45 et 81,6 °C)

donné la suppression pratiquement totale de la déformation du - dialkylamides: par exemple diméthylformamide boîtier de la pile à la suite de la dilatation de l'électrode positive, HCON(CH3)2 (liquide entre — 60,48 et 149 °C)

le joint de la pile peut rester efficacement étanche pendant toute 20 - lactames: par exemple N-méthylpyrrolidone la durée d'utilisation de la pile. CH2-CH2-CH2-CO-N-CH3 (liquide entre —16 et 202 °C)

- tétraalkylurées: par exemple tétraméthylurée L'invention convient particulièrement bien aux systèmes (CH3)2N-CO-N(CH3)2 (liquide entre —1,2 et 166 °C) non aqueux du type lithium-cathode solide dans lesquels l'élec- — esters d'acides monocarboxyliques: par exemple acétate trode positive se dilate et se déplace dans le compartiment ano- 25 d'éthyle (liquide entre — 83,6 et 77,06 °C)

dique au cours de la décharge. En particulier, dans le cas de piles - orthoesters: par exemple triméthylorthoformiate mal équilibrées ou dans des conditions de décharge abusive, il HC(OCH3)3 (température d'ébullition 103 °C)

est courant que la dilatation provoque une déformation de la - lactones: par exemple y-butyrolactone pile qui peut provoquer à son tour la détérioration du dispositif CH2-CH2-CH2-0- CO (liquide entre — 42 et 206 °C) électronique contenant la pile utilisée. Etant donné qu'un or- 30 - carbonates de dialkyle: par exemple carbonate de dimé-gane conducteur forme un collecteur de courant selon l'inven- thyle OC(OCH3)2 (liquide entre 2 et 90 °C)

tion, la dilatation de l'électrode positive peut être interrompue - carbonates d'alkylène: par exemple carbonate de propy-

par mise du système en court-circuit interne. La saillie d'un lène CH(CH3)CH2-C0-0 (liquide entre — 48 et 242 °C)

élément de l'organe conducteur qui pénètre dans l'électrode - monoéthers: par exemple éther diéthylique (liquide entre négative doit être réalisée afin que, après une dilatation particu- 35 — 116 et 34,5 °C)

lière de l'électrode positive vers la cavité négative de la pile, —polyesters: par exemple 1,1- et 1,2-diméthoxyéthane (li-

l'électrode positive soit en contact ohmique avec l'électrode né- quides entre — 113,2 et 64,5 et — 58 et 83 °C respectivement) gative si bien que la pile est en court-circuit interne. La tension — éthers cycliques: par exemple tétrahydrofuranne (liquide de la pile chute immédiatement et, après une courte période, les entre — 65 et 67 °C) et 1,3-dioxolane (liquide entre — 95 et interfaces des électrodes et du séparateur sèchent. Dans la pé- 40 78 °C)

riode de mise en court-circuit interne, l'électrode négative conti- - composés nitroaromatiques: par exemple nitrobenzène (li-nue à se décharger jusqu'à sa consommation, la nature du pro- quide entre 5,7 et 210,8 °C)

duit de décharge est modifiée et la dilatation de la cathode est - halogénures d'acides carboxyliques aromatiques: par aussi modifiée et provoque une élimination de toute déforma- exemple chlorure de benzoyle (liquide entre 0 et 197 °C) et tion du boîtier de la pile. 45 bromure de benzoyle (liquide entre — 24 et 218 °C)

Dans les systèmes non aqueux des matières cathodiques ac- — halogénures d'acides sulfoniques aromatiques: par exem-tives qui conviennent sont notamment un fluorure de carbone, pie chlorure de benzènesulfonyle (liquide entre 14,5 et 251 °C) des oxydes métalliques tels que V205, W03, Mo03, des oxydes - dihalogénures d'acides phosphoniques aromatiques: par de plomb (par exemple Pb304 et PbO), des oxydes de cobalt, exemple dichlorure de benzènephosphonyle (température d'é-Mn02, des oxydes de cuivre (par exemple CuO), etc., des sul- sobullition 258 °C)

fures métalliques tels que CuS, CoS2, In2S3, FeS, FeS2, NiS, des - dihalogénures d'acides thiophosphoniques aromatiques: chromâtes métalliques tels que Ag3Cr04, des phosphates métal- par exemple dichlorure de benzènethiophosphonyle (tempéra-liques tels que Ag3P04, et des sulfates métalliques tels que ture d'ébullition 124 °C à 5 torrs)

CuS04. - sulfones cycliques: par exemple sulfolane

Des électrodes négatives très actives covenant aux systèmes 55 CH2-CH2-CH2-CH2-S-02 (température de fusion 22 °C), et non aqueux entrant dans le cadre de l'invention sont les métaux 3-méthylsulfolane (température de fusion — 1 °C)

consommables et notamment l'aluminium, les métaux alcalins, — halogénures d'acides alkylsulfoniques: par exemple chlo-

les métaux alcalino-terreux et les alliages des métaux alcalins ou rure de méthanesulfonyle (température d'ébullition 161 °C) alcalino-terreux, entre eux et avec d'autres métaux. - halogénures d'acides alkylcarboxyliques: par exemple

Le terme «alliage» utilisé dans le présent mémoire désigne fio chlorure d'acétyle (liquide entre —112 et 50,9 °C), bromure d'a-les mélanges, les solutions solides telles que lithiummagnésium, cétyle (liquide entre — 96 et 76 °C) et chlorure de propionyle et les composants intermétalliques tels que le monoaluminiure (liquide entre — 94 et 80 °C)

de lithium. Les matières négatives les plus avantageuses sont le - composés hétérocycliques saturés: par exemple tétrahy-lithium, le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et drothiophène (liquide entre — 96 et 121 °C) et 3-méthyl-2-oxa-leurs alliages. Parmi les matières anodiques les plus avanta- «zolidone (température de fusion 15,9 °C)

geuses, le lithium est la meilleure étant donné qu'il s'agit non — halogénures d'acides dialkylsulfamiques: par exemple seulement d'un métal ductile qui peut être facilement monté chlorure de diméthylsulfamyle (température d'ébullition 80 °C à dans une pile mais encore qui possède le rapport énergie/poids 16 torrs)

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- halosulfonates d'alkyle: per exemple chlorosulfonate d'é-thyle (temperature d'ébouillition 151 °C)

- halogénures d'acides carboxyliques hétérocycliques insaturés: par exemple chlorure de 2-furoyle (liquide entre — 2 et 173 °C)

- composés hétérocycliques à noyau pentagona!: par exemple 3,5-diméthylisoxazole (température d'ébullition 140 °C), l-méthylpyrrole (température d'ébullition 114 °C), 2,4-dimé-thylthiazole (température d'ébullition 144 °C), et furane (liquide entre — 85,65 et 31,36 °C)

- esters et/ou halogénures d'acides carboxyliques bifonc-tionnels: par exemple chlorure d'éthyloxalyle (température d'ébullition 135 °C)

- mélanges d'halogénures d'acides alkylsulfoniques et carboxyliques: par exemple chlorure de chlorosulfonyle et d'acétyle (température d'ébullition 98 °C à 10 torrs)

- dialkylsulfoxydes: par exemple diméthylsulfoxyde (liquide entre 18,4 et 189 °C)

- sulfates de dialkyle: par exemple sulfate de diméthyle (liquide entre — 31,75 et 188,5 °C)

- sulfites de dialkyle: par exemple sulfite de diméthyle (température d'ébullition 126 °C)

- sulfites d'alkylène: par exemple sulfite d'éthylèneglycol (liquide entre — 11 et 173 °C)

- alcanes halogénés: par exemple chlorure de méthylène (liquide entre — 95 et 40 °C) et 1,3-dichloropropane (liquide entre - 99,5 et 120,4 °C).

Parmi les solvants indiqués, les plus avantageux sont le sul-folane, le crotonitrile, le nitrobenzène, le tétrahydrofuranne, le 1,3-dioxolane, la 3-méthyl-2-oxazolidone, le carbonate de pro-pylène et le carbonate d'éthylène, la y-butyrolactone, le sulfite d'éthylèneglycol, le sulfite de diméthyle, le diméthylsulfoxyde ainsi que le 1,1- et le 1,2-diméthoxyéthane. Parmi les solvants les plus avantageux, les meilleurs sont la 3-méthyl-2-oxazoli-done, les carbonates de propylène et d'éthylène, le 1,2-dimé-thoxyéthane et le 1,3-dioxolane car ils paraissent avoir une plus grande inertie chimique vis-à-vis des éléments des piles et de plus grandes plages d'états liquides que les autres composés et surtout parce qu'ils permettent une utilisation extrêmement efficace des matières cathodiques.

Le soluté ionisant utilisé selon l'invention peut être un sel simple ou double ou des mélanges de tels sels, par exemple LÌCF3SO3 ou LÌCIO4 qui forment une solution à conduction ionique en dissolution dans un ou plusieurs solvants. Des solutés utiles sont notamment des complexes d'acides minéraux ou organiques de Lewis et des sels minéraux ionisables. Les seuls critères d'utilité sont que les sels, qu'ils soient simples ou complexes, soient compatibles avec l'eau ou les solvants utilisés et forment une solution ayant une conduction ionique suffisante. Selon le concept électronique ou de Lewis des acides et des bases, de nombreuses substances qui ne contiennent pas d'atomes actifs d'hydrogène peuvent jouer le rôle d'acides ou d'accepteurs de doublets d'électrons. Le concept fondamental est décrit dans la littérature chimique et notamment dans l'article Journal of the Franklin Institute, vol. 226, juillet-décembre 1938, pages 293—313, de G.N. Lewis.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 542 602 décrit en détail un mécanisme réactionnel suggéré pour le comportement de ces complexes dans un solvant, selon lequel le sel double ou complexe formé entre l'acide de Lewis et le sel ionisable forme une entité e qui est plus stable que chacun des constituants seuls.

Des exemples d'acides de Lewis convenant à la mise en œuvre de l'invention sont le fluorure d'aluminium, le bromure d'aluminium, le chlorure d'aluminium, le le pentachlorure d'antimoine, le tétrachlorure de zirconium, le pentachlorure de phosphore, le fluorure de bore, le chlorure de bore et le bromure de bore.

Des sels ionisables utiles en combinaison avec les acides de

Lewis sont le fluorure, le chlorure, le bromure et le sulfure de lithium, le fluorure, le chlorure et le bromure de sodium et le fluorure, le chlorure et le bromure de potassium.

Dans les systèmes non aqueux du type lithium-cathode solide, on obtient un avantage supplémentaire par utilisation de l'organe conducteur selon l'invention. Plus précisément, dans les constructions connues des piles boutons miniatures de type non aqueux, un disque anodique de lithium est enfoncé sur un collecteur de courant formé par une grille de métal déployé qui a été fixée à une première partie d'un boîtier de récipient en deux parties. Lorsque la pile montée, formée avec ce type d'arrangement d'anode et de récipient est déchargée, une tension variable apparaît aux bornes de la pile ou celle-ci ne permet que la consommation des trois quarts de sa capacité. L'examen des piles indique qu'il se forme des couches de corrosion à l'interface du lithium et de la grille collectrice, donnant un mauvais contact électronique entre le lithium et la borne anodique. L'utilisation d'un organe conducteur électronique relié à la borne négative de la pile et ayant des segments qui pénètrent dans le lithium, selon l'invention, assure la formation d'un bon contact électronique entre le lithium et la borne de la pile puisque le lithium s'étale sur les segments qui pénètrent dans l'organe conducteur et forme une couche protectrice sur ces segments.

L'invention est aussi utile dans certains systèmes aqueux, par exemple contenant du bioxyde de manganèse. Des électrodes négatives convenables destinées à des systèmes aqueux contiennent par exemple du zinc. Des électrolytes aqueux convenables sont notamment des électrolytes alcalins, par exemple des solutions aqueuses d'hydroxyde de potassium et/ou de lithium.

Un séparateur utile selon l'invention doit être inerte chimiquement et insoluble dans le système et il doit avoir une porosité telle que électrolyte liquide peut le traverser et venir au contact de l'électrode négative de la pile avec formation d'un trajet de transport d'ions entre les électrodes négative et positive.

Le boîtier du récipient en deux parties de la pile peut être formé d'acier inoxydable, de fer, de nickel, d'acier nickelé ou de toute autre matière conductrice qui ne se corrode pas ou n'est pas détériorée d'une autre manière au contact des matières de la pile.

L'organe isolant placé entre le couvercle et la boîte doit être stable en présence des différents constituants de la pile et on peut le choisir parmi les matières telles que le poly tétrafluor-éthylène (par exemple le «Teflon»), les copolymères fluorés d'éthylène et de propylène (par exemple «FEP»), un copolymè-re du copolymère précédent avec de l'éthylène (par exemple le «Tefzel»), le chlorotrifluoréthylène (par exemple le «Kel-F»), un polymère perfluoroalkoxylé, un polymère de tétrafluoréthy-lène, des polymères polyvinyliques, le polyéthylène, le polypro-pylène, le polystyrène, le «Nylon», etc.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:

- la figure 1 est une coupe d'une pile bouton montée ayant un organe conducteur des électrons, relié au couvercle de la pile et ayant des pointes en saillie qui pénètrent dans l'électrode négative de la pile selon l'invention;

- la figure 2 est une perspective de l'organe conducteur représenté sur la figure 1 ;

- la figure 3 est une coupe de la pile de la figure 1 lorsque l'électrode positive est dilatée au point qu'elle est au contact des extrémités des pointes de l'organe conducteur, pénétrant dans l'électrode négative de la pile ;

- les figures 4 à 8 sont des perspectives d'autres modes de réalisation d'organe conducteur utile selon l'invention; et

- la figure 9 est un graphique permettant la comparaison des caractéristiques de décharge d'une pile bouton connue et d'une pile bouton selon l'invention.

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La figure 1 est une coupe d'une pile bouton 1 ayant une centre, un segment 44 étant formé par poinçonnage et pliage

électrode négative 2 (anode), un séparateur 4 et une électrode afin qu'il soit pratiquement perpendiculaire au plan du disque positive 6 (cathode) logés dans un récipient en deux parties qui 42.

comprend un récipient cathodique proprement dit 8 et une cou- La figure 6 représente un organe conducteur 46 en L, ayant pelle anodique 10. Comme indiqué, le récipient 8 a un flasque 5 un premier segment 48 destiné à être en contact électronique

11 qui est serti vers l'intérieur, vers un flasque 12 en U de la avec la borne négative d'une pile et un second segment 50 dé-

eoupelle anodique 10, avec interposition d'un joint 14 lors du passant du segment 48 à 900 environ et destiné à pénétrer dans montage afin que la pile soit étanche, par mise en œuvre des l'électrode négative de la pile.

principes décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° La figure 7 représente un organe conducteur 52 à deux po-

3 069 489. Comme indiqué précédemment, la garniture peut 10 intes, ayant un segment rectangulaire plat 54 dont les extrémités être formée d'une matière élastique convenable résistant à l'é- opposées comportent des pointes 56 et 58 pratiquement per-lectrolyte, par exemple de néoprène, de «Nylon», de polypropy- pendiculaires au segment 54. L'organe 52 est destiné à être en lène ou analogue. contact électronique avec la borne négative de la pile, et les

Le séparateur 4 peut être formé de polypropylène ou par un pointes 56 et 58 sont destinées à percer l'électrode négative et à organe cellulosique. Un électrolyte est adsorbé par le séparateur 15 pénétrer dans celle-ci.

4 et une partie peut aussi être incorporée au mélange cathodi- La figure 8 représente un organe conducteur 60 en forme de que de la pile. Lors de l'utilisation d'un mélange cathodique, clou ayant un segment 62 sous forme d'un disque circulaire et, une bague 16 de support peut être placée dans la pile près de la au centre de celui-ci, un organe 64 formant une pointe qui déparoi verticale du récipient 8, avec un flasque 18 dépassant vers passe. Le disque 62 est destiné à être en contact électronique l'intérieur et destiné à supporter le séparateur 4. L'organe de 20 avec la borne négative de la pile et la pointe 64 est destinée à support est utilisé essentiellement afin qu'il forme un organe pénétrer dans l'électrode négative.

rigide d'appui de la cathode 6 et empêche ainsi la compression L'organe conducteur utilisé selon l'invention peut com-

de la cathode 6 pendant la fermeture étanche de la pile. prendre une barre plane, par exemple un disque, un carré, un

Un organe conducteur 20, du type représenté sur la figure 2, rectangle ou un polygone, avec au moins un segment qui dépas-

comporte un disque 22 ayant quatre segments ou pointes péri- 25 se de son plan et qui fait un angle d'environ 45 à 65 0 avec la phériques 24,26,28 et 30, sensiblement per pendiculaires au base, cet angle étant de préférence de l'ordre de 90 °. Lorsque plan du disque 22. Les pointes, bien qu'on ne les ait pas repré- plusieurs segments dépassent de la base, la longueur des seg-

sentées, peuvent être formées par poinçonnage puis pliage d'un ments n'est pas forcément la même et elle peut varier avec segment du disque, avec formation d'une pointe en saillie du l'amplacement. La base peut être fixée par tout dispositif conve-

type représenté sur la figure 5. U faut noter que ces pointes 30 nable à la surface interne de la borne négative (coupelle anodi-peuvent se trouver n'importe où à la surface du disque. L'organe que) afin qu'elle soit reliée électronique à cette coupelle. Ainsi,

20 est représenté monté dans la pile de la figure 1, si bien que le les organes conducteurs des figures 2 et 4 à 8 peuvent être disque 22 est en contact électronique avec la face interne de la soudés à la face interne de la borne négative si bien que l'organe coupelle 10 et les pointes 26 et 30 pénètrent dans l'électrode conducteur est bien maintenu contre cette borne.

négative 2 de la pile. Comme indiqué sur la figure 1, les pointes 35

pénètrent dans cette électrode sur une distance prédéterminée si On considère maintenant un exemple de mise en œuvre de bien que, au moment où l'électrode positive 6 s'est dilatée suffi- l'invention. On prépare trois piles boutons miniatures de 1,13 samment au cours de la décharge de la pile pour qu'elle vienne cm de diamètre et 0,40 cm de hauteur environ, du type repréau contact des extrémités des pointes 24,26,28 et 30, la capaci- senté sur la figure 1, ayant un disque anodique de lithium, un té de la pile est épuisée notablement. 40 mélange cathodique contenant un liant, la matière cathodique La pile de la figure 1, lorsqu'elle s'est bien déchargée, est active étant FeS2, et un électrolyte non aqueux comprenant un représentée sur la figure 3 et les éléments correspondants sont mélange de 30% en volume de diméthoxyéthane, 30% en volu-représentés par des références identiques. Comme indiqué sur la me de 3-méthyl-2-oxazolidone et 40% en volume de dioxolane, figure 3, lorsqu'une partie importante de la capacité de la pile a le soluté étant LiCF3S03 en quantité formant une solution 1M. été épuisée par décharge normale ou abusive, l'électrode 6 s'est 45 Les différents éléments sont montés dans la pile représentée sur dilatée et l'électrode 2 est partiellement consommée. Ainsi, la figure 1 avec un séparateur de polypropylène et une garniture pendant la décharge, l'électrode 6 commence à remplir la cavité de «Nylon». Le coupelle anodique est formée d'acier inoxyda-occupée antérieurement par l'électrode négative 2. L'opération ble nickelé et le récipient cathodique est formé d'acier nickelé, se poursuit jusqu'à ce que l'électrode positive qui se dilate re- Comme indiqué sur la figure 1, une bague de support d'acier pousse le séparateur 4 contre l'électrode 2 qui diminue, au point 50 inoxydable est montée dans la pile afin qu'elle constitue un que les extrémités des pointes 24, 26,28 et 30 percent le sépara- organe d'appui utile lors de la fermeture étanche de la pile. Un teur 4 et viennent directement au contact de la cathode 6, en collecteur anodique à quatre pointes du type représenté sur la court-circuit, comme indiqué sur la figure 3. La tension de la figure 2 est monté dans la pile afin que le plan du segment de pile tombe alors immédiatement et, après une courte période, disque de l'organe soit soudé à la face interne de la coupelle les interfaces électrode-séparateur sèchent. Pendant cette pério- 55 anodique. Les quatre pointes qui dépassent pénètre dans l'élec-de, l'électrode négative 2 continue à se décharger jusqu'à ce trode négative de lithium comme représenté sur la figure 1. qu'elle soit consommée et elle ne provoque pas de déformation On monte trois piles boutons supplémentaires du type re-du boîtier de la pile. présenté sur la figure 1, avec les mêmes éléments, mais sans le collecteur anodique à quatre pointes, le disque anodique de

La forme globale de l'organe conducteur utilisé selon l'in- 60 lithium étant au contraire repoussé contre une grille de nickel vention peut beaucoup varier dans la mesure où cet organe est déployé qui est utilisée comme collecteur anodique, un organe relié électroniquement à la borne négative de la pile et pénètre étant simultanément fixé à la coupelle anodique. Tous les autres dans l'électrode négative comme décrit précédemment. Ainsi, la éléments de la pile sont identiques à ceux des piles décrites figure 4 représente un organe conducteur 32 ayant un disque 34 précédemment.

comprenant deux pointes périphériques 36 et 38 placées à 1800 65 On décharge toutes ces piles sur une charge de 15 KQ à

et pratiquement perpendiculaires au plan du disque 34. 35 °C, et on enregistre le signal obtenu, représenté en mAh. La

La figure 5 représente un organe conducteur 40 ayant un capacité moyenne exprimée en mAh est portée en abscisses en disque 42 comprenant une perturbation de sa surface, en son fonction de la tension moyenne de sortie, portée en ordonnées,

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sur la figure 9, et on obtient la courbe A pour les trois piles ayant les organes conducteurs à quatre pointes selon l'invention. La courbe B représente une courbe analogue pour les trois piles boutons de type connu, ayant un disque de lithium comprimé

contre une grille de nickel déployé. La capacité moyenne des piles selon l'invention dépasse de beaucoup celle des piles connues. On note que les trois piles ayant l'organe conducteur à quatre pointes ne présentent pas de déformation du boîtier.

C

1 feuille dessins

Claims (9)

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1. Pile électrique qui comprend une électrode négative consommable, dite anode, une électrode positive, dite cathode, qui se dilate pendant la décharge de la pile ou à la suite d'une décharge abusive, un séparateur placé entre les deux électrodes et un électrolyte, logés dans un récipient conducteur en deux parties dont la première partie est reliée électroniquement à l'électrode négative et la seconde à l'électrode positive, les deux parties du récipient étant isolées électriquement l'une par rapport à l'autre, ladite pile étant caractérisée en ce qu'elle comprend un organe conducteur placé entre l'électrode négative et la première partie du récipient, cet organe étant relié électroniquement à cette première partie du récipient, et ayant au moins un segment pénétrant dans l'électrode négative afin que, après consommation électrochimique partielle de l'électrode négative et dilatation de l'électrode positive d'une quantité prédéterminée au cours de la décharge de la pile, le segment en saillie de l'organe conducteur soit au contact de l'électrode positive et provoque un court-circuit interne de la pile.

2. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur a une base plane ayant au moins une saillie dont le plan fait un angle d'environ 45 à 135 ° avec le plan de la base.

2

REVENDICATIONS

3. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur comprend une base plate ayant pratiquement en son centre une perturbation de sa surface, formant un segment qui dépasse et dont le plan fait un angle de 45 à 135 ° avec le plan de la base.

4. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur a une forme en L dont une branche a une largeur qui varie.

5. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur est une bande rectangulaire ayant des segments qui dépassent de ses extrémités et qui sont sensiblement perpendiculaires au plan de la bande rectangulaire.

6. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur a une base plate ayant un segment qui dépasse de son centre et qui est à peu près perpendiculaire au plan de la base.

7. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode positive est choisie dans le groupe qui comprend un fluorure de carbone V205, W03, Mo03, les oxydes de plomb, les oxydes de cobalt, Mn02, les oxydes de cuivre, CuS, CoS2, ïn2S3, FeS, FeS2, NiS, Ag2Cr04, Ag3P04 et CuS04, et l'électrode négative est choisie dans le groupe qui comprend le lithium, le sodium, le potassium, le calcium, le magnésium et leurs alliages.

8. Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe conducteur est formé d'une matière choisie dans le groupe qui comprend le nickel, l'acier inoxydable, l'aluminium et l'acier nickelé.

9. Pile selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'organe conducteur est formé de nickel.

Les batteries de piles constituent la source principale d'énergie de nombreux dispositifs électroniques portatifs tels que les appareils de radio, les dispositifs d'aide acoustique, les montres, les calculatrices et analogues. Les dispositifs électroniques comportent habituellement des cavités destinées à loger les piles miniatures constituant les sources d'énergie afin que l'encombrement de l'ensemble des dispositifs électroniques soit aussi faible que possible. Les cavités sont habituellement réalisées afin qu'une pile puisse s'y loger étroitement, en contact électronique avec des bornes convenables placées à l'intérieur. Un problème potentiel important lors de l'utilisation de tels dispositifs alimentés par des piles est dû au fait que, lorsque la pile se déforme et gonfle, elle se coince habituellement dans la cavité

du dispositif et peut parfoirs provoquer la détérioration de ce dernier. Une cause de gonflement ou de déformation des piles et de modification des dimensions globales est la dilatation de la cathode pendant la décharge ou dans des conditions de décharge 5 abusive. Par exemple, dans les systèmes non aqueux du type lithium-cathode solide, cette dernière peut se dilater et se déplacer dans le compartiment anodique de la pile pendant la décharge. Il arrive couramment, surtout dans le cas de composants mal équilibrés dans la pile ou dans des conditions d'utilisation io abusive, que la dilatation de la cathode provoque une déformation de la pile avec gonflement si bien que le dispositif électronique dans lequel la pile est utilisée peut être détérioré. Comme ce type de déformation de pile est dû à la dilatation physique de la cathode, une solution possible est la réduction au minimum de la 15 déformation globale de la pile par incorporation d'une cavité permettant la dilatation de la cathode. Dans la technologie électronique qui recherche la miniaturisation, la source d'énergie doit être emballée dans un boîtier miniature afin que le dispositif à alimenter puisse avoir une dimension réduite. En consé-20 quence, la formation de cavités dans de tels systèmes de piles électriques, en prévision de la dilatation d'électrodes, n'est pas envisageable économiquement.