CH634173A5

CH634173A5 - Pile electrique cylindrique.

Info

Publication number: CH634173A5
Application number: CH1133079A
Authority: CH
Inventors: Guy Gelin
Original assignee: Saft Leclanche
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1979-12-20
Publication date: 1983-01-14
Also published as: NO149944B; DE3000469C2; DE3000469A1; FR2446543A2; NO149944C; SE8000246L; US4237199A; FR2446543B2; CA1122651A; IT1127972B; NO794273L; IT8067043A0

Description

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients.

Elle a pour objets une pile cylindrique dont l'électrode positive est au contact de la paroi extérieure et séparée de l'électrode négative par un séparateur poreux, dont l'électrode négative est constituée par une feuille de métal enroulée autour d'un collecteur de courant élastiquement déformable présentant la forme d'un cylindre dont la directrice est approximativement circulaire et possède deux extrémités non confondues, caractérisée par le fait qu'au moins les deux portions de cylindre voisines 5 desdites extrémités sont découpées selon des formes complémentaires de telle sorte qu'elles s'interpénétrent, les parties saillantes d'une portion se logeant dans les parties en retrait de l'autre portion et que ladite feuille de métal est divisée en au moins deux parties par au moins une découpure parallèle à l'axe io du cylindre.

De cette manière le ressort garde la forme extérieure d'un cylindre régulier, quel que soit son degré de tension, et exerce sur la feuille de métal une force centrifuge répartie régulièrement. Du fait de sa division en plusieurs parties la feuille de 15 métal enroulée autour du collecteur est constamment appliquée contre le séparateur poreux. La forme préférée des parties saillantes est aussi la plus simple, celle de languettes, rectangulaires si on les met à plat, délimitées par des arcs de cercle dont le plan est perpendiculaire à l'axe du cylindre et par des segments d'une 20 génératrice du cylindre.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après d'un exemple de réalisation illustré par le dessin annexé où:

— la figure 1 représente la forma à plat d'un collecteur selon 25 l'invention,

— la figure 2 représente le principe d'un collecteur selon l'invention dans la forme où il est utilisé,

— la figure 3 représente un exemple de pile selon l'invention.

30 Sur la figure 1 la référence 1 désigne un collecteur selon l'invention qui est ici représenté à plat, tel qu'il est découpé avant d'être mis en forme. Dans l'exemple décrit il est découpé dans une feuille en acier inoxydable, mais bien entendu tout métal ayant d'une part les propriétés élastiques requises, d'autre 35 part une inaltérabilité suffisante vis-à-vis des constituants de la pile, peut convenir. Dans cette feuille on a donc découpé des espaces rectangulaires 3, de part et d'autre d'une portion 4, de manière à laisser des languettes 2. Chaque espace 3 d'un côté de la portion 4 se trouve à la hauteur d'une languette 2 de l'autre 40 côté de la portion 4. De cette manière, lorsque le collecteur 1 est courbé pour prendre sa forme cylindrique les extrémités des languettes 2 d'un côté viennent se loger dans les espaces 3 de l'autre côté. La largeur de la portion 4 n'est pas particulièrement critique. L'essentiel est que les espaces 3 aient une profondeur 45 suffisante pour loger les languettes 2 lorsque le collecteur se présente avec son plus petit diamètre.

La figure 2 représente une partie du collecteur sous sa forme cylindrique, les extrémités des languettes 2 se logeant dans les espaces 3.

50 La figure 3 représente une pile en coupe partielle. Cette pile est une pile au lithium où la matière active positive est constituée par une solution de tétrachloroaluminate dans du chlorure de thionyle. Le boîtier 5 de la pile est en acier inoxydable et a la forme d'un godet. L'électrode positive 6, au contact du boîtier 5 55 est constituée par un anneau de carbone poreux. La matière active de l'électrode négative 8, séparée de l'électrode 6 par un séparateur poreux 7 est constituée par une feuille de lithium recourbée en cylindre et partagée en deux demi-cylindres par une découpure selon l'une des génératrices du cylindre. A l'inté-60 rieur du cylindre ainsi formé et en contact étroit avec les deux demi-cylindres de lithium se trouve un collecteur 1 selon l'invention. Le ressort qu'il forme est sous tension, et les languettes 2 occupent les espaces 3 à peu près au maximum des possibilités. De cette manière, il appuie sur la feuille de lithium 8 et la pousse 65 vers le séparateur 7 et l'électrode positive 6. Un disque isolant 9 sépare la feuille 8 et le collecteur 1 du fond du boîtier 5.

Le boîtier 5 est fermé à la partie supérieure par un ensemble de pièces qui ne font pas partie de l'invention. Une pièce cylin

drique 16 en alliage ferro-nickel est en relation électrique avec le collecteur 1, tandis qu'une autre pièce 12 en ferro-nickel, qui a la forme d'un disque évidé au centre et à bord extérieur plus épais que le reste, est soudée par ce bord extérieur au boîtier 5. Elle est mécaniquement reliée à la pièce 16 par une soudure en verre 17 qui l'en isole électriquement. Un disque en polytétra-fluoréthylène 10 protège la pièce 12 des composants électrochi-rniques de la pile.

La pièce 16 est bouchée intérieurement par un bouchon 15 d'acier inoxydable qui lui est soudé de façon étanche. Un disque 13 d'acier inoxydable évidé en son centre est engagé à force sur la pièce 16 et lui est soudé. Il est séparé de la pièce 12 par un

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disque de polytétrafluoréthylène 11. Un capuchon 14 est posé sur le disque 13 et lui est soudé. Ce capuchon 14 sert de borne négative de la pile, dont le boîtier 5 sert de sortie positive.

Lorsque la pile se décharge la partie de la feuille de lithium 8 5 voisine du séparateur 7 passe peu à peu en solution dans l'élec-trolyte qui imbibe le séparateur 7 et remplit les pores de l'électrode 6. Sous l'action du collecteur qui a tendance à augmenter de diamètre en se détendant, la feuille 8 continue à être appliquée contre le séparateur 7. La décharge se produit donc de io façon régulière et sans interruption.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit.

C

1 feuille dessins

Claims

634 173 2 REVENDICATIONS

1. Pile électrique cylindrique dont l'électrode positive est au contact de la paroi extérieure et séparée de l'électrode négative par un séparateur poreux, dont l'électrode négative est constituée par une feuille de métal enroulée autour d'un collecteur de courant élastiquement déformable présentant la forme d'un cylindre dont la directrice est approximativement circulaire et possède deux extrémités non confondues, caractérisée par le fait qu'au moins les deux portions de cylindre voisines desdites extrémités sont découpées selon des formes complémentaires de telle sorte qu'elles s'interpénétrent, les parties saillantes d'une portion se logeant dans les parties en retrait de l'autre portion, et que ladite feuille de métal est divisée en au moins deux parties par au moins une découpure parallèle à l'axe du cylindre.

2. Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdites parties en retrait sont délimitées par des arcs de cercle dont le plan est perpendiculaire à l'axe du cylindre et par des segments d'une génératrice du cylindre.

Une pile électrique cylindrique a été décrite dans le brevet suisse 560 975 du 28 février 1975 dont l'électrode positive est au contact de la paroi extérieure et séparée de l'électrode négative par un séparateur poreux; l'électrode négative est constituée par une feuille de métal ayant un potentiel normal fortement négatif enroulée autour d'un collecteur de courant élastiquement déformable présentant la forme d'un cylindre dont la directrice est approximativement circulaire et possède deux extrémités non confondues.

Dans de telles piles, l'électrode négative est consommée au fur et à mesure de la décharge, et si l'électrode positive ne compense pas par son gonflement la diminution d'épaisseur de l'électrode négative, l'intervalle entre les deux électrodes risque d'augmenter et de rompre le contact ionique ; le collecteur de courant intervient donc pour repousser l'électrode négative vers l'électrode positive en augmentant son diamètre par l'effet de ressort.

Dans le brevet précité l'étude a été faite pour des piles où la matière active cathodique est un solide tel que l'oxyde de cuivre, le Chromate d'argent ou le sulfure de cuivre. Dans de pareils cas, le lithium déchargé à l'état d'oxyde se loge dans les pores de l'électrode positive, ce qui amène une augmentation de volume de cette dernière et compense partiellement la diminution de volume de l'électrode négative.

Il en va autrement dans le cas où l'électrode positive a un volume invariable, ce qui se produit pour des piles à matière active positive liquide.

L'électrode positive est un simple collecteur qui reçoit dans ses pores les produits de la décharge négative sans changer de volume. Il faut donc que le collecteur négatif cylindrique ait une possibilité d'augmenter son diamètre supérieure à celle qui a été prévue avec les formes de collecteurs proposées dans le brevet précité. Or dans le brevet précité on a proposé que la forme de la directrice soit un cercle incomplet, ou une portion de spirale.

Dans le cas du cercle incomplet, la partie manquante ne doit pas devenir trop importante, sous peine de ne plus remplir un rôle collecteur adéquat, ou un rôle de soutien suffisant pour l'électrode négative. Dans le cas de la portion de spirale, le ressort tendu doit avoir une double épaisseur sur une longueur importante de l'arc de cercle, ce qui entraîne des déformations et, partant, des inégalités de distribution de courant.