EP4150698A1 - Case for an electrochemical cell for a battery, electrochemical cell arrangement for a battery comprising such a case and method for manufacturing such a cell arrangement - Google Patents

Case for an electrochemical cell for a battery, electrochemical cell arrangement for a battery comprising such a case and method for manufacturing such a cell arrangement

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EP4150698A1
EP4150698A1 EP21724297.3A EP21724297A EP4150698A1 EP 4150698 A1 EP4150698 A1 EP 4150698A1 EP 21724297 A EP21724297 A EP 21724297A EP 4150698 A1 EP4150698 A1 EP 4150698A1
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EP
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case
cells
face
battery
rod
Prior art date
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Application number
EP21724297.3A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Nicolas Besnard
David Leray
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Original Assignee
Renault SAS
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Publication date
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Definitions

  • TITLE Case for an electrochemical cell for a battery, an arrangement of electrochemical cells for a battery comprising such a case and a method of manufacturing such an arrangement of cells.
  • the invention relates to a case for at least one electrochemical battery cell.
  • the invention also relates to an arrangement of electrochemical cells for a battery comprising such a case.
  • the invention also relates to a row of such cells.
  • the invention also relates to a battery module comprising such a row of cells.
  • the invention also relates to a battery comprising such a battery module.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising such a battery.
  • the invention relates to a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery.
  • Certain motor vehicles in particular electric or hybrid motor vehicles, include a power supply battery for supplying electric energy to the electric motor, in particular the traction motor.
  • a power supply battery for an electric or hybrid motor vehicle is, for example, of the Lithium-ion (Li-ion) type.
  • a battery comprises electrochemical cells comprising an electrolyte.
  • Such a battery generally comprises several battery modules or sets of electrochemical cells.
  • the cooling element is an attached part, made of a material different from the standard materials of the cell.
  • the placement of this cooling element results in a decrease in the energy density of the cells.
  • the cooling is not done directly at the level of the electrical connectors of the cells, where heating is most important.
  • this solution appears to be irrelevant because the use of one plate per cell requires a large number of connectors in the battery pack, multiplying the risk of leaks.
  • the object of the invention is to provide a case for an electrochemical cell for a battery, an arrangement of electrochemical cells for a battery and a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery.
  • battery overcoming the above drawbacks and improving the cells and methods known from the prior art.
  • the invention makes it possible to produce a case for an electrochemical cell for a battery, an arrangement of electrochemical cells for a battery and a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery which are simple and have a reduced cost and which make it possible to '' optimize the cooling of the battery.
  • a case to accommodate at least one active element of an electrochemical cell, forms at least one duct intended for the circulation of a cooling fluid, the duct being arranged to be crossed by at least one electrical connector of the electrochemical cell.
  • the case is for example a multi-layer of polymer and aluminum films.
  • the case may include two sheets shaped and welded to each other, the walls of the conduit being formed by said two welded sheets, the at least one electrical connector being disposed between the two welded sheets.
  • an arrangement of electrochemical cells for a battery comprises at least one active element of an electrochemical cell in a case defined above, the at least one electrochemical cell comprising electrical connectors and the conduit being symmetrical with respect to at least one electrical connector that crosses it.
  • Each electrical connector can comprise two strips, for example made of polymer, and the cooling fluid can be dielectric.
  • a row of electrochemical cells for a battery comprises at least one arrangement of cells defined above, the au at least one conduit extending continuously and / or linearly along at least one of the edges of the case.
  • a battery module comprises at least one row of cells defined above or at least one arrangement of cells defined above, the at least one duct forming a cooling circuit.
  • a battery comprises at least one module defined above.
  • a vehicle comprises a battery defined above or a battery module defined above.
  • the invention also relates to a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery defined above or of a row of electrochemical cells for a battery defined above, in which at least one duct, intended for the circulation of a cooling fluid , is formed by forming and heat-sealing the two faces of the cell case, at least one electrical connector of the cell passing through the conduit.
  • the process can include the following steps:
  • the method may further comprise the following steps:
  • Figure 1 shows a battery module comprising an assembly of several rows of battery cells.
  • Figure 2 shows a row of battery cells.
  • Figure 3 is a partial perspective and sectional view showing a conduit of a row of battery cells of the type shown in Figure 2.
  • Figure 4 is a partial perspective and sectional view showing a bypass module of a battery module of the type of that of Figure 1.
  • FIG. 5 shows a first face of a case of a row of cells being formed.
  • FIG. 6 represents the pre-forming or forming of the first face and of the second face of the case.
  • Figure 7 shows the positioning of a first rod in a trench in the first face of the case.
  • Figure 8 shows the positioning of an active element provided with electrical connectors in each housing of the first face of the case.
  • Figure 9 shows the assembly formed of the active elements, provided with electrical connectors, and the first rod positioned in the first face of the case, the electrical connectors of the cells being in contact with the first rod.
  • Figure 10 shows the positioning of a second rod on the first rod, with the interposition of the electrical connectors of the cells.
  • Figure 11 shows the positioning of the second face of the case on the active elements and on the second rod.
  • Figure 12 shows the assembly formed of the active elements and the first and second superimposed rods, located above the active elements, closed by the first face and the second face of the case.
  • Figure 13 shows the heat-sealing of the first side and the second side of the case.
  • Figure 14 shows the removal of the first and second rods.
  • Figure 15 shows a row of cells including a duct extending above the cells.
  • Figure 16 shows the attachment of a fluid connector at each end of the pipe.
  • Figure 17 shows the assembly of a bypass module on each fluid connection at each end of the conduit.
  • FIG. 18 shows the assembly of rows of battery cells of the type of that of Figure 2 to form a battery module of the type of that of Figure 1.
  • An embodiment of a battery module comprising an assembly of several battery cells is described below with reference to FIG. 1.
  • Such a battery is, for example, a power supply battery for an electric or hybrid motor vehicle.
  • a battery is for example of the Lithium-ion (Li-ion) type.
  • the battery module 1 comprises a plurality of arrangements of electrochemical cells 2, the electrochemical cells being for example of the Li-ion type.
  • the x axis corresponds to the longitudinal direction of battery module 1.
  • the y axis corresponds to the transverse direction of battery module 1.
  • the z axis is a substantially vertical axis. The terms “lower”, “upper”, “above” and “below” are defined with respect to the z axis.
  • the electrochemical cells are of the case or pouch or flexible casing or flexible packaging type.
  • Each arrangement of electrochemical cells 2 comprises an active element 17, for example of the Li-ion type, surrounded by a portion 24.
  • active element is preferably understood to mean an element comprising electrochemically active materials and ionic and electronic conductive materials.
  • the invention proposes to include or integrate a cooling circuit for the battery module directly in the packaging with case or pouch or flexible casing or flexible packaging of the cells.
  • the electrochemical cells 2 are assembled in sets or rows 3. Such a row 3 of cells 2 is described in more detail below with reference to FIG. 2.
  • Each row of cells 3 comprises for example five cells.
  • the cells 2 of a row 3 are arranged side by side in the longitudinal direction x.
  • a case 10 or pouch 10 or flexible casing 10 surrounds and / or serves as an envelope or packaging, in particular for protection, for the row of cells.
  • a heat-sealing strip 22 surrounds each active element 17, which makes it possible to delimit and isolate the cells 2 from each other.
  • Each active element 17 is surrounded by a heat-sealed portion 24 of the case 10.
  • the case 10 comprises a first main face 11 and a second main face 21.
  • the first face 11 and the second face 21 are substantially symmetrical and extend along the plane (x, z).
  • the first face 11 of the case 10 is for example a multi-layer of polymer and aluminum films and the second face 21 of the case 10 is for example a multi-layer of polymer and aluminum films.
  • the row of cells 3 comprises a duct 25 intended for the circulation of a cooling fluid.
  • the duct 25 is intended to form part of a cooling circuit of the battery module 1.
  • the conduit 25 is integrated into the case 10 of the row of cells 3.
  • the conduit 25 is formed of a portion of the first face 11 of the case 10 and of a portion of the second face 21 of the case. 10.
  • the conduit 25 is made of the same material as the portions 24 of the case 10 surrounding each active element 17.
  • the conduit 25 is of a material commonly used in an arrangement of battery cells. This results in a reduced cost of such an arrangement of cells.
  • Each active element 17 comprises a stack of at least one positive electrode (or cathode), at least one negative electrode (or anode), and at least one electronically insulating and ionic conductive separator film.
  • a so-called all-solid configuration is used.
  • An ionically conductive solid electrolyte constitutes the separator film and is incorporated into the positive and negative electrodes.
  • Each active element 17 is provided with at least one electrical connector 19.
  • the electrical connector or connectors 19 are for example located at the level of the upper surface of the active element.
  • Each active element 17 is for example provided with two electrical connectors 19.
  • the duct 25 extends above the active elements 17.
  • the duct 25 extends in the longitudinal direction x above the different cells 2, continuously and / or linearly.
  • the electrical connectors 19 of the cells pass through the conduit 25. This is clearly visible in FIG. 3.
  • the duct 25 is intended in particular for cooling the electrical connectors 19 of the cells, where heating is maximum.
  • the duct 25 is intended for the circulation of a cooling fluid.
  • the cooling fluid is for example a dielectric fluid. Such a dielectric fluid being inert, it can be in direct contact with the electrical connectors 19 of the cells which are metallic and under tension.
  • the duct 25 is symmetrical in the plane (y, z) with respect to the electrical connectors 19.
  • the width W1 in the transverse direction y of the portion of the duct 25 situated between the connectors 19 and the first face 11 of the case 10 is substantially equal to the width W2 in the transverse direction y of the portion of the duct 25 situated between the connectors 19 and the second face 21 of the case 10. This results in optimized cooling of the electrical connectors 19.
  • the width W1 is for example between 4 mm and 6 mm, and the width W2 is for example between 4 mm and 6 mm.
  • a heat-sealing strip 23 extends above the duct 25. Another heat-sealing strip 23 extends below the duct 25, between the duct 25 and the cells 2. The heat-sealing strips 23 extend in the longitudinal direction x. The heat-welded strips 23 make it possible to guarantee the tightness of the duct 25 over its entire length in the longitudinal direction x.
  • each electrical connector 19 comprises two strips, in particular made of polymer, located at the level of the two heat-welds 23. These strips provide the seal between the face 11 and the electrical connectors 19, and between the face 21 and the electrical connectors 19. This results in the sealing of the duct 25, a weld being made on either side of the duct between each electrical connector 19 and the first and second faces 11, 21 of the case 10.
  • the row of cells 3 may further include a fluid connector 27 (not visible in Figure 2) attached to each end of the conduit 25.
  • the row of cells 3 may further include a bypass module
  • Each bypass module 29 assembled on the fluid connector 27 at each end of the conduit 25.
  • Each bypass module 29 can include a fluid branching
  • Battery module 1 is an assembly of several rows of cells 3.
  • the rows of cells 3 are assembled against each other.
  • the cases 10 of each row of cells 3 are stacked by joining their main faces.
  • the first main face 11 of the case 10 of a row of cells 3 is disposed against the second main face 21 of the case 10 of another row of cells 3.
  • the conduits 25 of the rows of cells 3 form a cooling circuit for the battery module 1.
  • the cooling circuit is intended in particular for cooling the electrical connectors 19 of the cells, where heating is maximum.
  • the cooling circuit is intended for the circulation of a dielectric fluid.
  • each row of cells located at each end of the conduits 25, are superimposed.
  • the cooling circuit is formed by the conduits 25 of each row of cells 3 interconnected by the bypass modules 29.
  • the stack of bypass modules 29 forms the inlet 4 of the cooling circuit d 'a lateral side of the module 1.
  • the stack of bypass modules 29 forms the outlet 6 of the cooling circuit on the other lateral side of the module 1.
  • the circulation of the cooling fluid is represented by arrows 31 in Figure 1.
  • each electrochemical cell 2 comprises electrical connectors 19 located on one side of the cell, on only one of the main faces of the cell.
  • each row of cells can comprise a single through duct 25, extending in the longitudinal direction x. According to a variant, several conduits 25 can be provided for each cell or row of cells.
  • each cell 2 can include electrical connectors 19 located on two opposite sides of the cell, on both sides of the cell.
  • Each cell 2 comprises for example two electrical connectors 19, an electrical connector 19 being located on an upper face of the cell, and an electrical connector 19 being located on the underside of the cell.
  • each row of cells may include a first conduit and a second conduit parallel to each other and extending in the longitudinal x direction.
  • FIGS. 5 to 17 An embodiment of a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery of the type of that of FIGS. 1 to 4 is described below with reference to FIGS. 5 to 17. This embodiment is described in the case of a cell for a battery comprising electrical connectors located on one side of the cell.
  • the invention proposes to form the at least one conduit directly during the assembly or shaping of the cell, during the heat-sealing or heat-sealing step of the case.
  • the conduit is obtained by forming and then heat-welding the two sides of the cell case.
  • FIG. 5 represents a first face 11 of the case 10 of a row 3 of cells being formed.
  • the second face 21 of the case 10 is similar to the first face 11.
  • the first face 11 of the case 10 is for example a multi-layer of polymer and aluminum films.
  • the second face 21 of the case 10 is, for example, a multi-layer of polymer and aluminum films.
  • first face 11 of the case 10 and the second face 21 of the case 10 are formed.
  • first pre-formed face 11 is shown in FIG. 6, but the pre-forming of the second face 21 is carried out similarly to that of the first face 11.
  • Shaping or forming or preforming of sheets 11 and 21 can be accomplished using a die.
  • the matrix comprises patterns corresponding to the future cell arrangements 2 and to the future duct 25.
  • each sheet 11, 21, a crenel or trench 12 is formed in each sheet 11, 21, a crenel or trench 12 is formed.
  • the trench 12 extends along a longitudinal edge of each sheet 11, 21.
  • the trench 12 extends over the entire length L of the sheet 11, 21, on part h of its height H.
  • each housing 13 is intended for the subsequent placement of an active element 17.
  • a row of several housings 13 is formed, for example a row of five. housings 13.
  • a succession of housings 13 is formed in the longitudinal direction x.
  • the trench 12 extends for example above the housing 13.
  • the length L of the sheet 11, 21 is for example between 250 mm and 400 mm.
  • the height h of the trench 12 is for example between 4 mm and 12 mm.
  • the height H of the sheet 11, 21 is for example between 100 mm and 150 mm.
  • the width I of each housing 13 is for example between 40 mm and 70 mm.
  • a first rod 15a is positioned in the trench 12 of the sheet 11, previously formed during the pre-forming of the sheet 11 of the case 10.
  • the rod 15a is made of an electrically non-conductive material, rigid and resistant to heat. Indeed, the electrical connectors 19 of the cells will subsequently all be in contact with this rod, and it must remain in place and withstand the rise in temperature during the heat-welding step.
  • the rod 15a is for example made of a polymer, for example of Teflon.
  • an active element 17, for example of lithium-ion type is positioned in each housing 13 of the first face 11 of the case 10 previously formed.
  • the active elements 17 have been previously equipped with electrical connectors 19. Each active element 17 is for example provided with two electrical connectors 19. The active elements 17 are positioned so that the electrical connectors 19 cover the first rod 15a.
  • each electrical connector 19 comprises two strips, in particular made of polymer. The structure obtained at the end of this step is shown in FIG. 9. The electrical connectors 19 of the cells are in contact with the rod 15a.
  • a second rod 15b is positioned on the first rod 15a, with the interposition of the electrical connectors 19 of the cells.
  • the two rods 15a and 15b are arranged in an aligned manner, substantially parallel.
  • the two rods 15a, 15b sandwich the row of electrical connectors 19 of the cells.
  • the rod 15b is made of an electrically non-conductive material, rigid and resistant to heat.
  • the electrical connectors 19 of the cells are all in contact with this rod, and it must remain in place and withstand the rise in temperature during the heat-welding step.
  • the rod 15b is for example made of a polymer, for example of Teflon.
  • each rod 15a, 15b is greater than the length L of the leaves 11, 21.
  • the sheet 21, corresponding to the second face of the case 10 is positioned on the active elements 17 and the second rod 15b.
  • the active elements 17 are positioned in the housings 13 of the sheet 21 and the second rod 15b is positioned in the trench 12 of the sheet 21.
  • each connector 19 is located outside the case 10. At least a portion of each rod 15a, 15b is on the outside of the case 10, at least on one side of the case 10. This will allow the subsequent removal of the rods 15a, 15b.
  • the first rod 15a and the second rod 15b are intended to allow the formation of the future duct 25, by maintaining a space between the first face 11 and the second face 21 of the case 10 at the location of the trenches 12. The space will form the interior of the duct 25 once the rods 15a, 15b have been removed.
  • the heat-sealing step is for example carried out in a heat-sealing machine, for example using a dedicated die.
  • the matrix comprises patterns corresponding to the future cell arrangements 2 and to the future duct 25.
  • the conduit which will receive the dielectric fluid retains its shape during the heat-sealing step of the cell cases thanks to the two previously placed rods 15a, 15b.
  • the conduit being formed is located at the location of the trenches 12 of each sheet 11, 21 of the case 10.
  • a heat-sealing strip 22 surrounds each portion of the first face 11 and the second face 21 of the case 10 around the housings 13.
  • Each active element 17 located in a housing 13 of the faces 11, 21 of the case 10 is thus surrounded by a portion 24 of the case 10, sealed by the heat-sealing strip 22.
  • Two substantially parallel heat-welded strips 23 are formed on either side of the trench 12 of the faces 11, 21 of the case 10. Each heat-welded strip 23 extends in the longitudinal direction x, over the entire length. the length L of the sheets 11, 21.
  • a heat-sealing strip 23 extends above the trenches 12 and a heat-sealing strip 23 extends below the trenches 12.
  • the conduit 25 has thus been formed in the case 10 between the two bands. thermo-welds 23.
  • the leaktightness of the duct 25 is guaranteed thanks to the two heat-sealing strips 23.
  • a solder 23 with each connector 19 is made on either side of the duct. This operation simultaneously welds each connector 19 with the sheet 11 and the sheet 21, and welds the sheet 11 with the sheet 21 for the non-connector surfaces.
  • a seventh step illustrated in FIG. 14 the two rods 15a, 15b are withdrawn by traction, from a lateral side of the case 10.
  • the rods 15a, 15b are withdrawn thanks to the portion of the rods 15a, 15b protruding from the 'case 10.
  • FIG. 15 shows the structure obtained after the removal of the rods 15a, 15b.
  • a row of cells 3 comprising a duct 25 extending above the arrangements of cells 2 is thus obtained.
  • the conduit 25 is intended for the circulation of a dielectric fluid.
  • the conduit 25 is crossed by the row of electrical connectors 19.
  • the duct 25 is symmetrical with respect to the electrical connectors 19 of the cells.
  • suitable dimensions will be provided for the rods 15a and 15b and for the depth of the trenches 12 in the transverse direction y.
  • Each arrangement of cells 2 comprising an active element 17 is sealed by a heat seal strip 22.
  • the two heat seal bands 23 on either side of the duct 25 keep it closed along its entire length.
  • a fluid connector 27 is added to each end of the duct 25.
  • the fluid fittings 27 are for example fixed with sealing glue.
  • a bypass module 29 is assembled on each fluid connection 27 at each end of the duct 25.
  • a row 3 of cells is thus obtained, the case 10 of which is provided with an integrated duct 25.
  • the structure obtained is illustrated in FIG. 2.
  • Figure 18 illustrates the assembly of a plurality of rows 3 of cells obtained by a method of the type described in relation to Figures 5 to 17, to form a battery module 1.
  • the rows of cells 3 obtained at the end of the method described in relation to FIGS. 5 to 17 are stacked.
  • a main face of the case 10 of a row of cells 3 is contiguous to the main face of the case 10 of another row of cells 3.
  • bypass modules 29 of each row of cells 3 are superimposed, which makes it possible to obtain the input 4 of the cooling circuit on one lateral side of the module 1, and the output 6 of the cooling circuit on the other side. side of module 1.
  • a functional battery module 1 of the type of that of FIG. 1 is then obtained.
  • a battery module 1 has thus been formed comprising a cooling circuit formed of the conduits 25 of the rows of cells 3 interconnected by the bypass modules 29.
  • the cooling circuit can accommodate a flow of dielectric fluid, the circulation of which is illustrated by arrows 31 in figure 1.
  • the cell terraces have a higher side than the side usually used for battery cells.
  • a cell of the type of that of FIG. 2 is in fact associated with a duct 25 intended for the circulation of a cooling fluid and must withstand additional mechanical stresses linked to this cooling.
  • An advantage of a battery cell arrangement of the type described above is that it allows the cooling circuit to be included from the design of the cell. This results in a simple mechanical architecture of a battery module comprising such cell arrangements.
  • Another advantage of an arrangement of cells for a battery of the type described above is linked to the fact that the case usually used for packaging the cell is also used to form the circuit. cooling. It follows that such an arrangement of cells does not require additional material dedicated to the cooling circuit. This makes it possible to reduce the cost of a battery module comprising such arrangements of cells.
  • An advantage of a method of manufacturing an arrangement of cells for a battery of the type described above is linked to the fact that the duct is shaped at the stage of assembling the cells.
  • Another advantage of a battery cell arrangement of the type described above is that the dielectric fluid is in direct contact with the electrical connectors of the cells. This results in an optimization of the collection and evacuation of calories.
  • a duct is located above the cell, along a longitudinal edge of the cell.
  • a similar duct may be provided above the cell (s), along the other longitudinal edge of the cell (s), in addition to or instead of the conduit located above the cell (s).
  • a similar duct could also be provided along one or more side edges of the cell or of the row of cells.
  • a duct 25 extends continuously and / or linearly along at least one of the edges of the cell or of the row of cells.
  • a method of manufacturing a row 3 of five cells 2 has been described above. Of course, such a method applies to the formation of a single cell 2 associated with a duct 25 integrated into the case 10. of the cell. Such a method applies to the formation of a row of cells comprising any number of cells 2.
  • a battery module for a motor vehicle has been described above.
  • the invention applies to any system incorporating a battery, for example stationary systems, to all electric or electrified rolling vehicles (bus, scooter, motorbike, etc.), to electronic and portable devices, etc.
  • the battery comprises at least one porous positive electrode, at least one porous negative electrode and at least one porous separator film.
  • the method is suitable and includes a step of injecting the liquid electrolyte to fill the pore volumes of the active elements 17.
  • the sixth step illustrated in Figure 13 is carried out in two stages. Thermo-welding is carried out, except on the lower part of the portions. The liquid electrolyte is then injected at the lower part of the portions. Finally, a final heat-welding step is performed for the lower part of the cells, to close the assembly and make it waterproof.

Abstract

Disclosed is a case (10) for receiving at least one active element of an electrochemical cell (2), the case forming at least one conduit (25) for the circulation of a cooling fluid, the conduit being configured so that at least one electrical connector (19) of the electrochemical cell passes therethrough.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : Etui pour cellule électrochimique pour batterie, agencement de cellules électrochimiques pour batterie comprenant un tel étui et procédé de fabrication d’un tel agencement de cellules. TITLE: Case for an electrochemical cell for a battery, an arrangement of electrochemical cells for a battery comprising such a case and a method of manufacturing such an arrangement of cells.
L’invention concerne un étui pour au moins une cellule électrochimique pour batterie. L’invention porte aussi sur un agencement de cellules électrochimiques pour batterie comprenant un tel étui. L’invention porte également sur une rangée de telles cellules. L’invention porte encore sur un module batterie comprenant une telle rangée de cellules. L’invention porte également sur une batterie comprenant un tel module batterie. L’invention porte encore sur un véhicule automobile comprenant une telle batterie. L’invention porte enfin sur un procédé de fabrication d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie. The invention relates to a case for at least one electrochemical battery cell. The invention also relates to an arrangement of electrochemical cells for a battery comprising such a case. The invention also relates to a row of such cells. The invention also relates to a battery module comprising such a row of cells. The invention also relates to a battery comprising such a battery module. The invention also relates to a motor vehicle comprising such a battery. Finally, the invention relates to a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery.
Certains véhicules automobiles, notamment les véhicules à motorisation électrique ou hybride, comprennent une batterie d’alimentation de puissance pour alimenter en énergie électrique le moteur électrique, notamment de traction. Certain motor vehicles, in particular electric or hybrid motor vehicles, include a power supply battery for supplying electric energy to the electric motor, in particular the traction motor.
Une batterie d’alimentation de puissance d’un véhicule à motorisation électrique ou hybride est par exemple de type Lithium-ion (Li-ion). Une telle batterie comprend des cellules électrochimiques comprenant un électrolyte. Une telle batterie comprend généralement plusieurs modules batterie ou ensembles de cellules électrochimiques. A power supply battery for an electric or hybrid motor vehicle is, for example, of the Lithium-ion (Li-ion) type. Such a battery comprises electrochemical cells comprising an electrolyte. Such a battery generally comprises several battery modules or sets of electrochemical cells.
De telles batteries requièrent de pouvoir réaliser une charge rapide de la batterie. L'une des problématiques de la charge rapide des batteries est la gestion de la thermique. Une charge rapide ou ultra-rapide implique des courants élevés et donc des échauffements importants, notamment au niveau des connecteurs électriques des cellules. Si la température de la batterie est trop élevée, une limitation en puissance est nécessaire, ce qui augmente le temps de charge. Une température trop élevée peut également dégrader la batterie. Le refroidissement des connecteurs électriques des cellules s'avère crucial. Such batteries require the ability to quickly charge the battery. One of the issues with fast battery charging is thermal management. Fast or ultra-fast charging involves high currents and therefore significant heating, in particular at the level of the electrical connectors of the cells. If the temperature of the battery is too high, a power limitation is necessary, which increases the charging time. Too high a temperature can also degrade the battery. Cooling the electrical connectors of the cells is crucial.
Pour cela, une solution est d’utiliser un fluide diélectrique pour le refroidissement de batteries en charge rapide. En effet, un tel fluide peut être mis au contact direct des éléments métalliques et conducteurs de la batterie, par exemple les connecteurs électriques des cellules. L’implémentation d’un système de refroidissement par fluide diélectrique nécessite toutefois la mise en place d’un circuit dédié, avec une forte contrainte d’étanchéité. En effet, ce type de fluide est très peu visqueux et conduit donc à un risque de fuite élevé. One solution for this is to use a dielectric fluid for cooling fast charging batteries. Indeed, such a fluid can be placed in direct contact with the metallic and conductive elements of the battery, for example the electrical connectors of the cells. However, the implementation of a dielectric fluid cooling system requires the installation of a dedicated circuit, with a high tightness constraint. Indeed, this type of fluid is not very viscous and therefore leads to a high risk of leakage.
On connaît du document US8828576B2 une batterie comprenant des cellules munies d’un élément de refroidissement interne sous forme de plaque. Document US8828576B2 discloses a battery comprising cells provided with an internal cooling element in the form of a plate.
Toutefois, cette solution présente des inconvénients. En particulier, l’élément de refroidissement est une pièce rapportée, réalisée en un matériau différent des matériaux standards de la cellule. En outre, la mise en place de cet élément de refroidissement entraîne une diminution de la densité d’énergie des cellules. De plus, le refroidissement ne se fait pas directement au niveau des connecteurs électriques des cellules, là où réchauffement est le plus important. De plus, dans l’éventualité de l’utilisation d’un fluide diélectrique, cette solution apparaît peu pertinente car l’utilisation d’une plaque par cellule nécessite un grand nombre de connectiques dans le pack batterie, multipliant le risque de fuites. However, this solution has drawbacks. In particular, the cooling element is an attached part, made of a material different from the standard materials of the cell. In addition, the placement of this cooling element results in a decrease in the energy density of the cells. In addition, the cooling is not done directly at the level of the electrical connectors of the cells, where heating is most important. In addition, in the event that a dielectric fluid is used, this solution appears to be irrelevant because the use of one plate per cell requires a large number of connectors in the battery pack, multiplying the risk of leaks.
Le but de l’invention est de fournir un étui pour cellule électrochimique pour batterie, un agencement de cellules électrochimiques pour batterie et un procédé de fabrication d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie remédiant aux inconvénients ci-dessus et améliorant les cellules et procédés connus de l’art antérieur. En particulier, l’invention permet de réaliser un étui pour cellule électrochimique pour batterie, un agencement de cellules électrochimiques pour batterie et un procédé de fabrication d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie qui soient simples et présentent un coût réduit et qui permettent d’optimiser le refroidissement de la batterie. The object of the invention is to provide a case for an electrochemical cell for a battery, an arrangement of electrochemical cells for a battery and a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery. battery overcoming the above drawbacks and improving the cells and methods known from the prior art. In particular, the invention makes it possible to produce a case for an electrochemical cell for a battery, an arrangement of electrochemical cells for a battery and a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery which are simple and have a reduced cost and which make it possible to '' optimize the cooling of the battery.
Selon l’invention, un étui, pour accueillir au moins un élément actif de cellule électrochimique, forme au moins un conduit destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement, le conduit étant agencé pour être traversé par au moins un connecteur électrique de la cellule électrochimique. According to the invention, a case, to accommodate at least one active element of an electrochemical cell, forms at least one duct intended for the circulation of a cooling fluid, the duct being arranged to be crossed by at least one electrical connector of the electrochemical cell.
L’étui est par exemple une multi-couche de films de polymères et d’aluminium. The case is for example a multi-layer of polymer and aluminum films.
L’étui peut comprendre deux feuilles mises en forme et soudées l’une à l’autre, les parois du conduit étant formées par lesdites deux feuilles soudées, l’au moins un connecteur électrique étant disposé entre les deux feuilles soudées. The case may include two sheets shaped and welded to each other, the walls of the conduit being formed by said two welded sheets, the at least one electrical connector being disposed between the two welded sheets.
Selon l’invention, un agencement de cellules électrochimiques pour batterie, comprend au moins un élément actif de cellule électrochimique dans un étui défini précédemment, l’au moins une cellule électrochimique comprenant des connecteurs électriques et le conduit étant symétrique par rapport à au moins un connecteur électrique qui le traverse. According to the invention, an arrangement of electrochemical cells for a battery comprises at least one active element of an electrochemical cell in a case defined above, the at least one electrochemical cell comprising electrical connectors and the conduit being symmetrical with respect to at least one electrical connector that crosses it.
Chaque connecteur électrique peut comprendre deux lamelles, par exemple en polymère, et le fluide de refroidissement peut être diélectrique. Each electrical connector can comprise two strips, for example made of polymer, and the cooling fluid can be dielectric.
Selon l’invention, une rangée de cellules électrochimiques pour batterie comprend au moins un agencement de cellules défini précédemment, l’au moins un conduit s’étendant de façon continue et/ou linéaire le long d’au moins un des bords de l’étui. According to the invention, a row of electrochemical cells for a battery comprises at least one arrangement of cells defined above, the au at least one conduit extending continuously and / or linearly along at least one of the edges of the case.
Selon l’invention, un module batterie comprend au moins une rangée de cellules définie précédemment ou au moins un agencement de cellules défini précédemment, l’au moins un conduit formant un circuit de refroidissement. According to the invention, a battery module comprises at least one row of cells defined above or at least one arrangement of cells defined above, the at least one duct forming a cooling circuit.
Selon l’invention, une batterie comprend au moins un module défini précédemment. According to the invention, a battery comprises at least one module defined above.
Selon l’invention, un véhicule comprend une batterie définie précédemment ou un module batterie défini précédemment. According to the invention, a vehicle comprises a battery defined above or a battery module defined above.
L’invention concerne encore un procédé de fabrication d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie défini précédemment ou d’une rangée de cellules électrochimiques pour batterie définie précédemment, dans lequel au moins un conduit, destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement, est formé par formage et thermo-scellage des deux faces de l’étui de la cellule, au moins un connecteur électrique de la cellule traversant le conduit. The invention also relates to a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery defined above or of a row of electrochemical cells for a battery defined above, in which at least one duct, intended for the circulation of a cooling fluid , is formed by forming and heat-sealing the two faces of the cell case, at least one electrical connector of the cell passing through the conduit.
Le procédé peut comprendre les étapes suivantes : The process can include the following steps:
- fournir une première face et une deuxième face d’un étui ; - provide a first side and a second side of a case;
- mettre en forme la première face et la deuxième face de l’étui, en formant dans la première face et dans la deuxième face une tranchée apte à recevoir respectivement une première tige et une deuxième tige et au moins un logement, chaque logement étant apte à recevoir un élément actif ; - shaping the first face and the second face of the case, forming in the first face and in the second face a trench capable of receiving respectively a first rod and a second rod and at least one housing, each housing being suitable to receive an active element;
- positionner une première tige dans la tranchée de la première face ;- Positioning a first rod in the trench of the first face;
- positionner un élément actif muni d’au moins un connecteur électrique dans chaque logement de la première face ; - positionner une deuxième tige sur la première tige, avec interposition de l’au moins un connecteur électrique ; - Positioning an active element provided with at least one electrical connector in each housing of the first face; - Positioning a second rod on the first rod, with the interposition of the at least one electrical connector;
- positionner la deuxième face sur les éléments actifs et la deuxième tige, les éléments actifs étant positionnés dans les logements de la deuxième face et la deuxième tige étant positionnée dans la tranchée de la deuxième face ; - Positioning the second face on the active elements and the second rod, the active elements being positioned in the housings of the second face and the second rod being positioned in the trench of the second face;
- souder la première face et la deuxième face de l’étui, notamment par thermo-soudage ou thermo-scellage, de façon à former l’agencement ou la rangée et l’au moins un conduit ; - Welding the first face and the second face of the case, in particular by heat-welding or heat-sealing, so as to form the arrangement or the row and at least one duct;
- retirer la première tige et la deuxième tige. - remove the first rod and the second rod.
Le procédé peut comprendre en outre les étapes suivantes : The method may further comprise the following steps:
- fixer un raccord de fluide à chaque extrémité de l’au moins un conduit ;- attach a fluid connection to each end of at least one pipe;
- assembler un module de dérivation sur chaque raccord de fluide. - assemble a bypass module on each fluid connection.
Les dessins annexés représentent, à titre d’exemple, un mode de réalisation d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie selon l’invention et un mode d’exécution d’un procédé de fabrication selon l’invention d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie. The accompanying drawings show, by way of example, an embodiment of an arrangement of electrochemical cells for a battery according to the invention and an embodiment of a method of manufacturing according to the invention of an arrangement of cells. electrochemicals for battery.
[Fig. 1] La figure 1 représente un module batterie comprenant un assemblage de plusieurs rangées de cellules pour batterie. [Fig. 1] Figure 1 shows a battery module comprising an assembly of several rows of battery cells.
[Fig. 2] La figure 2 représente une rangée de cellules pour batterie. [Fig. 2] Figure 2 shows a row of battery cells.
[Fig. 3] La figure 3 est une vue partielle en perspective et en coupe représentant un conduit d’une rangée de cellules pour batterie du type de celle de la figure 2. [Fig. 3] Figure 3 is a partial perspective and sectional view showing a conduit of a row of battery cells of the type shown in Figure 2.
[Fig. 4] La figure 4 est une vue partielle en perspective et en coupe représentant un module de dérivation d’un module batterie du type de celui de la figure 1 . [Fig. 4] Figure 4 is a partial perspective and sectional view showing a bypass module of a battery module of the type of that of Figure 1.
[Fig. 5] La figure 5 représente une première face d’un étui d’une rangée de cellules en cours de formation. [Fig. 6] La figure 6 représente le pré-formage ou formage de la première face et de la deuxième face de l’étui. [Fig. 5] Figure 5 shows a first face of a case of a row of cells being formed. [Fig. 6] FIG. 6 represents the pre-forming or forming of the first face and of the second face of the case.
[Fig. 7] La figure 7 représente le positionnement d’une première tige dans une tranchée de la première face de l’étui. [Fig. 7] Figure 7 shows the positioning of a first rod in a trench in the first face of the case.
[Fig. 8] La figure 8 représente le positionnement d’un élément actif muni de connecteurs électriques dans chaque logement de la première face de l’étui. [Fig. 8] Figure 8 shows the positioning of an active element provided with electrical connectors in each housing of the first face of the case.
[Fig. 9] La figure 9 représente l’ensemble formé des éléments actifs, munis de connecteurs électriques, et de la première tige positionnés dans la première face de l’étui, les connecteurs électriques des cellules étant en contact avec la première tige. [Fig. 9] Figure 9 shows the assembly formed of the active elements, provided with electrical connectors, and the first rod positioned in the first face of the case, the electrical connectors of the cells being in contact with the first rod.
[Fig. 10] La figure 10 représente le positionnement d’une deuxième tige sur la première tige, avec interposition des connecteurs électriques des cellules. [Fig. 10] Figure 10 shows the positioning of a second rod on the first rod, with the interposition of the electrical connectors of the cells.
[Fig. 11] La figure 11 représente le positionnement de la deuxième face de l’étui sur les éléments actifs et sur la deuxième tige. [Fig. 11] Figure 11 shows the positioning of the second face of the case on the active elements and on the second rod.
[Fig. 12] La figure 12 représente l’ensemble formé des éléments actifs et des première et deuxième tiges superposées, situées au-dessus des éléments actifs, fermé par la première face et la deuxième face de l’étui. [Fig. 13] La figure 13 représente la thermo-soudure de la première face et de la deuxième face de l’étui. [Fig. 12] Figure 12 shows the assembly formed of the active elements and the first and second superimposed rods, located above the active elements, closed by the first face and the second face of the case. [Fig. 13] Figure 13 shows the heat-sealing of the first side and the second side of the case.
[Fig. 14] La figure 14 représente le retrait des première et deuxième tiges. [Fig. 15] La figure 15 représente une rangée de cellules comprenant un conduit s’étendant au-dessus des cellules. [Fig. 14] Figure 14 shows the removal of the first and second rods. [Fig. 15] Figure 15 shows a row of cells including a duct extending above the cells.
[Fig. 16] La figure 16 représente la fixation d’un raccord de fluide à chaque extrémité du conduit. [Fig. 16] Figure 16 shows the attachment of a fluid connector at each end of the pipe.
[Fig. 17] La figure 17 représente l’assemblage d’un module de dérivation sur chaque raccord de fluide à chaque extrémité du conduit. [Fig. 17] Figure 17 shows the assembly of a bypass module on each fluid connection at each end of the conduit.
[Fig. 18] La figure 18 représente l’assemblage de rangées de cellules pour batterie du type de celle de la figure 2 pour former un module batterie du type de celui de la figure 1 . Un mode de réalisation d’un module batterie comprenant un assemblage de plusieurs cellules pour batterie est décrit ci-après en référence à la figure 1 . [Fig. 18] Figure 18 shows the assembly of rows of battery cells of the type of that of Figure 2 to form a battery module of the type of that of Figure 1. An embodiment of a battery module comprising an assembly of several battery cells is described below with reference to FIG. 1.
Une telle batterie est par exemple une batterie d’alimentation de puissance d’un véhicule à motorisation électrique ou hybride. Une telle batterie est par exemple de type Lithium-ion (Li-ion). Such a battery is, for example, a power supply battery for an electric or hybrid motor vehicle. Such a battery is for example of the Lithium-ion (Li-ion) type.
Le module batterie 1 comprend une pluralité d’agencements de cellules électrochimiques 2, les cellules électrochimiques étant par exemple de type Li-ion. The battery module 1 comprises a plurality of arrangements of electrochemical cells 2, the electrochemical cells being for example of the Li-ion type.
On définit un repère orthonormé (x, y, z). L’axe x correspond à la direction longitudinale du module batterie 1. L’axe y correspond à la direction transversale du module batterie 1 . L’axe z est un axe sensiblement vertical. Les termes « inférieur », « supérieur », « au-dessus » et « en-dessous » sont définis par rapport à l’axe z. We define an orthonormal coordinate system (x, y, z). The x axis corresponds to the longitudinal direction of battery module 1. The y axis corresponds to the transverse direction of battery module 1. The z axis is a substantially vertical axis. The terms "lower", "upper", "above" and "below" are defined with respect to the z axis.
Les cellules électrochimiques sont de type à étui ou pochette ou carter souple ou emballage souple. Chaque agencement de cellules électrochimiques 2 comprend un élément actif 17, par exemple de type Li- ion, entouré par une portion 24. The electrochemical cells are of the case or pouch or flexible casing or flexible packaging type. Each arrangement of electrochemical cells 2 comprises an active element 17, for example of the Li-ion type, surrounded by a portion 24.
Par « élément actif », on entend de préférence un élément comprenant des matériaux électrochimiquement actifs et des matériaux conducteurs ionique et électronique. The term “active element” is preferably understood to mean an element comprising electrochemically active materials and ionic and electronic conductive materials.
L'invention propose d’inclure ou d’intégrer un circuit de refroidissement pour le module batterie directement dans l'emballage à étui ou pochette ou carter souple ou emballage souple des cellules. The invention proposes to include or integrate a cooling circuit for the battery module directly in the packaging with case or pouch or flexible casing or flexible packaging of the cells.
Les cellules électrochimiques 2 sont assemblées par lot ou rangée 3. Une telle rangée 3 de cellules 2 est décrite plus en détails ci-après en référence à la figure 2. The electrochemical cells 2 are assembled in sets or rows 3. Such a row 3 of cells 2 is described in more detail below with reference to FIG. 2.
Chaque rangée de cellules 3 comprend par exemple cinq cellules. Les cellules 2 d’une rangée 3 sont disposées côte à côte selon la direction longitudinale x. Each row of cells 3 comprises for example five cells. The cells 2 of a row 3 are arranged side by side in the longitudinal direction x.
Pour chaque rangée de cellules 3, un étui 10 ou pochette 10 ou carter souple 10 entoure et/ou sert d’enveloppe ou d’emballage, notamment de protection, pour la rangée de cellules. Une bande de thermo-soudure 22 entoure chaque élément actif 17, ce qui permet de délimiter et d’isoler les cellules 2 entre elles. Chaque élément actif 17 est entouré par une portion 24 thermo-scellée de l’étui 10. For each row of cells 3, a case 10 or pouch 10 or flexible casing 10 surrounds and / or serves as an envelope or packaging, in particular for protection, for the row of cells. A heat-sealing strip 22 surrounds each active element 17, which makes it possible to delimit and isolate the cells 2 from each other. Each active element 17 is surrounded by a heat-sealed portion 24 of the case 10.
L’étui 10 comprend une première face principale 11 et une deuxième face principale 21. La première face 11 et la deuxième face 21 sont sensiblement symétriques et s’étendent selon le plan (x, z). The case 10 comprises a first main face 11 and a second main face 21. The first face 11 and the second face 21 are substantially symmetrical and extend along the plane (x, z).
La première face 11 de l’étui 10 est par exemple une multi-couche de films de polymères et d’aluminium et la deuxième face 21 de l’étui 10 est par exemple une multi-couche de films de polymères et d’aluminium. The first face 11 of the case 10 is for example a multi-layer of polymer and aluminum films and the second face 21 of the case 10 is for example a multi-layer of polymer and aluminum films.
La rangée de cellules 3 comprend un conduit 25 destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement. Le conduit 25 est destiné à faire partie d’un circuit de refroidissement du module batterie 1 . The row of cells 3 comprises a duct 25 intended for the circulation of a cooling fluid. The duct 25 is intended to form part of a cooling circuit of the battery module 1.
Le conduit 25 est intégré dans l’étui 10 de la rangée de cellules 3. Le conduit 25 est formé d’une portion de la première face 11 de l’étui 10 et d’une portion de la deuxième face 21 de l’étui 10. Le conduit 25 est fait du même matériau que les portions 24 de l’étui 10 entourant chaque élément actif 17. Le conduit 25 est en un matériau habituellement utilisé dans un agencement de cellules pour batterie. Il en résulte un coût réduit d’un tel agencement de cellules. The conduit 25 is integrated into the case 10 of the row of cells 3. The conduit 25 is formed of a portion of the first face 11 of the case 10 and of a portion of the second face 21 of the case. 10. The conduit 25 is made of the same material as the portions 24 of the case 10 surrounding each active element 17. The conduit 25 is of a material commonly used in an arrangement of battery cells. This results in a reduced cost of such an arrangement of cells.
Chaque élément actif 17 comprend un empilement d’au moins une électrode positive (ou cathode), d’au moins une électrode négative (ou anode), et d’au moins un film séparateur isolant électronique et conducteur ionique. A titre d’exemple, une configuration dite tout solide est utilisée. Un électrolyte solide conducteur ionique constitue le film séparateur et est incorporé dans les électrodes positive et négative. Each active element 17 comprises a stack of at least one positive electrode (or cathode), at least one negative electrode (or anode), and at least one electronically insulating and ionic conductive separator film. For example, a so-called all-solid configuration is used. An ionically conductive solid electrolyte constitutes the separator film and is incorporated into the positive and negative electrodes.
Chaque élément actif 17 est muni d’au moins un connecteur électrique 19. Pour chaque élément actif 17, le ou les connecteurs électriques 19 sont par exemple situés au niveau de la surface supérieure de l’élément actif. Each active element 17 is provided with at least one electrical connector 19. For each active element 17, the electrical connector or connectors 19 are for example located at the level of the upper surface of the active element.
Chaque élément actif 17 est par exemple muni de deux connecteurs électriques 19. Avantageusement, dans le cas où les connecteurs électriques 19 sont situés au niveau de la surface supérieure des éléments actifs 17, le conduit 25 s’étend au-dessus des éléments actifs 17. Le conduit 25 s’étend selon la direction longitudinale x au-dessus des différentes cellules 2, de façon continue et/ou linéaire. Les connecteurs électriques 19 des cellules traversent le conduit 25. Cela est bien visible sur la figure 3. Each active element 17 is for example provided with two electrical connectors 19. Advantageously, in the case where the electrical connectors 19 are located at the level of the upper surface of the active elements 17, the duct 25 extends above the active elements 17. The duct 25 extends in the longitudinal direction x above the different cells 2, continuously and / or linearly. The electrical connectors 19 of the cells pass through the conduit 25. This is clearly visible in FIG. 3.
Le conduit 25 est notamment destiné au refroidissement des connecteurs électriques 19 des cellules, là où réchauffement est maximal. Le conduit 25 est destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement. Le fluide de refroidissement est par exemple un fluide diélectrique. Un tel fluide diélectrique étant inerte, il peut être en contact direct avec les connecteurs électriques 19 des cellules qui sont métalliques et sous tension. Avantageusement, le conduit 25 est symétrique sur le plan (y, z) par rapport aux connecteurs électriques 19. La largeur W1 selon la direction transversale y de la portion du conduit 25 située entre les connecteurs 19 et la première face 11 de l’étui 10 est sensiblement égale à la largeur W2 selon la direction transversale y de la portion du conduit 25 située entre les connecteurs 19 et la deuxième face 21 de l’étui 10. Il en résulte un refroidissement optimisé des connecteurs électriques 19. The duct 25 is intended in particular for cooling the electrical connectors 19 of the cells, where heating is maximum. The duct 25 is intended for the circulation of a cooling fluid. The cooling fluid is for example a dielectric fluid. Such a dielectric fluid being inert, it can be in direct contact with the electrical connectors 19 of the cells which are metallic and under tension. Advantageously, the duct 25 is symmetrical in the plane (y, z) with respect to the electrical connectors 19. The width W1 in the transverse direction y of the portion of the duct 25 situated between the connectors 19 and the first face 11 of the case 10 is substantially equal to the width W2 in the transverse direction y of the portion of the duct 25 situated between the connectors 19 and the second face 21 of the case 10. This results in optimized cooling of the electrical connectors 19.
A titre d’exemple de dimensions, la largeur W1 est par exemple comprise entre 4 mm et 6 mm, et la largeur W2 est par exemple comprise entre 4 mm et 6 mm. As an example of dimensions, the width W1 is for example between 4 mm and 6 mm, and the width W2 is for example between 4 mm and 6 mm.
Une bande de thermo-soudure 23 s’étend au-dessus du conduit 25. Une autre bande de thermo-soudure 23 s’étend en-dessous du conduit 25, entre le conduit 25 et les cellules 2. Les bandes de thermo-soudure 23 s’étendent selon la direction longitudinale x. Les bandes de thermo soudure 23 permettent de garantir l’étanchéité du conduit 25 sur toute sa longueur selon la direction longitudinale x. A heat-sealing strip 23 extends above the duct 25. Another heat-sealing strip 23 extends below the duct 25, between the duct 25 and the cells 2. The heat-sealing strips 23 extend in the longitudinal direction x. The heat-welded strips 23 make it possible to guarantee the tightness of the duct 25 over its entire length in the longitudinal direction x.
Avantageusement, chaque connecteur électrique 19 comprend deux lamelles, notamment en polymère, situées au niveau des deux thermo soudures 23. Ces lamelles assurent l’étanchéité entre la face 11 et les connecteurs électriques 19, et entre la face 21 et les connecteurs électriques 19. Il en résulte l’étanchéité du conduit 25, une soudure étant réalisée de part et d’autre du conduit entre chaque connecteur électrique 19 et les première et deuxième faces 11 , 21 de l’étui 10. Advantageously, each electrical connector 19 comprises two strips, in particular made of polymer, located at the level of the two heat-welds 23. These strips provide the seal between the face 11 and the electrical connectors 19, and between the face 21 and the electrical connectors 19. This results in the sealing of the duct 25, a weld being made on either side of the duct between each electrical connector 19 and the first and second faces 11, 21 of the case 10.
La rangée de cellules 3 peut comprendre en outre un raccord de fluide 27 (non visible sur la figure 2) fixé à chaque extrémité du conduit 25. La rangée de cellules 3 peut comprendre en outre un module de dérivationThe row of cells 3 may further include a fluid connector 27 (not visible in Figure 2) attached to each end of the conduit 25. The row of cells 3 may further include a bypass module
29 assemblé sur le raccord de fluide 27 à chaque extrémité du conduit 25. Chaque module de dérivation 29 peut comprendre un repiquage de fluide29 assembled on the fluid connector 27 at each end of the conduit 25. Each bypass module 29 can include a fluid branching
30 comme cela est illustré sur la figure 4. 30 as illustrated in Figure 4.
Le module batterie 1 est un assemblage de plusieurs rangées de cellules 3. Battery module 1 is an assembly of several rows of cells 3.
Les rangées de cellules 3 sont assemblées les unes contre les autres. Les étuis 10 de chaque rangée de cellules 3 sont empilés en accolant leurs faces principales. La première face principale 11 de l’étui 10 d’une rangée de cellules 3 est disposée contre la deuxième face principale 21 de l’étui 10 d’une autre rangée de cellules 3. The rows of cells 3 are assembled against each other. The cases 10 of each row of cells 3 are stacked by joining their main faces. The first main face 11 of the case 10 of a row of cells 3 is disposed against the second main face 21 of the case 10 of another row of cells 3.
Les conduits 25 des rangées de cellules 3 forment un circuit de refroidissement pour le module batterie 1. Le circuit de refroidissement est notamment destiné au refroidissement des connecteurs électriques 19 des cellules, là où réchauffement est maximal. Le circuit de refroidissement est destiné à la circulation d’un fluide diélectrique. The conduits 25 of the rows of cells 3 form a cooling circuit for the battery module 1. The cooling circuit is intended in particular for cooling the electrical connectors 19 of the cells, where heating is maximum. The cooling circuit is intended for the circulation of a dielectric fluid.
Les modules de dérivation 29 de chaque rangée de cellules 3, situés à chaque extrémité des conduits 25, sont superposés. Le circuit de refroidissement est formé des conduits 25 de chaque rangée de cellules 3 reliés entre eux par les modules de dérivation 29. A une extrémité des conduits 25, l’empilement de modules de dérivation 29 forme l’entrée 4 du circuit de refroidissement d’un côté latéral du module 1. A l’autre extrémité des conduits 25, l’empilement de modules de dérivation 29 forme la sortie 6 du circuit de refroidissement de l’autre côté latéral du module 1. La circulation du fluide de refroidissement est représentée par des flèches 31 sur la figure 1 . Dans le mode de réalisation des figures 1 à 4, chaque cellule électrochimique 2 comprend des connecteurs électriques 19 situés d’un seul côté de la cellule, sur une seule des faces principales de la cellule. Dans ce mode de réalisation, chaque rangée de cellules peut comprendre un seul conduit traversant 25, s’étendant selon la direction longitudinale x. Selon une variante, plusieurs conduits 25 peuvent être prévus pour chaque cellule ou rangée de cellules. The branching modules 29 of each row of cells 3, located at each end of the conduits 25, are superimposed. The cooling circuit is formed by the conduits 25 of each row of cells 3 interconnected by the bypass modules 29. At one end of the conduits 25, the stack of bypass modules 29 forms the inlet 4 of the cooling circuit d 'a lateral side of the module 1. At the other end of the conduits 25, the stack of bypass modules 29 forms the outlet 6 of the cooling circuit on the other lateral side of the module 1. The circulation of the cooling fluid is represented by arrows 31 in Figure 1. In the embodiment of Figures 1 to 4, each electrochemical cell 2 comprises electrical connectors 19 located on one side of the cell, on only one of the main faces of the cell. In this embodiment, each row of cells can comprise a single through duct 25, extending in the longitudinal direction x. According to a variant, several conduits 25 can be provided for each cell or row of cells.
Selon un autre mode de réalisation, chaque cellule 2 peut comprendre des connecteurs électriques 19 situés des deux côtés opposés de la cellule, sur les deux faces de la cellule. Chaque cellule 2 comprend par exemple deux connecteurs électriques 19, un connecteur électrique 19 étant situé sur une face supérieure de la cellule, et un connecteur électrique 19 étant situé sur la face inférieure de la cellule. Dans ce mode de réalisation, chaque rangée de cellules peut comprendre un premier conduit et un deuxième conduit parallèles entre eux et s’étendant selon la direction longitudinale x. According to another embodiment, each cell 2 can include electrical connectors 19 located on two opposite sides of the cell, on both sides of the cell. Each cell 2 comprises for example two electrical connectors 19, an electrical connector 19 being located on an upper face of the cell, and an electrical connector 19 being located on the underside of the cell. In this embodiment, each row of cells may include a first conduit and a second conduit parallel to each other and extending in the longitudinal x direction.
Un mode d’exécution d’un procédé de fabrication d’un agencement de cellules électrochimiques pour batterie du type de celui des figures 1 à 4 est décrit ci-après en référence aux figures 5 à 17. Ce mode d’exécution est décrit dans le cas d’une cellule pour batterie comprenant des connecteurs électriques situés d’un seul côté de la cellule. An embodiment of a method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells for a battery of the type of that of FIGS. 1 to 4 is described below with reference to FIGS. 5 to 17. This embodiment is described in the case of a cell for a battery comprising electrical connectors located on one side of the cell.
L’invention propose de former l’au moins un conduit directement lors de l'assemblage ou mise en forme de la cellule, pendant l'étape de thermo scellage ou thermo-soudage de l’étui. Le conduit est obtenu par formage puis thermo-soudage des deux faces de l’étui de la cellule. The invention proposes to form the at least one conduit directly during the assembly or shaping of the cell, during the heat-sealing or heat-sealing step of the case. The conduit is obtained by forming and then heat-welding the two sides of the cell case.
La figure 5 représente une première face 11 de l’étui 10 d’une rangée 3 de cellules en cours de formation. La deuxième face 21 de l’étui 10 est similaire à la première face 11 . La première face 11 de l’étui 10 est par exemple une multi-couche de films de polymères et d’aluminium. FIG. 5 represents a first face 11 of the case 10 of a row 3 of cells being formed. The second face 21 of the case 10 is similar to the first face 11. The first face 11 of the case 10 is for example a multi-layer of polymer and aluminum films.
La deuxième face 21 de l’étui 10 est par exemple une multi-couche de films de polymères et d’aluminium. The second face 21 of the case 10 is, for example, a multi-layer of polymer and aluminum films.
Dans une première étape de pré-formage ou formage des faces de l’étui illustrée en figure 6, on réalise la mise en forme de la première face 11 de l’étui 10 et de la deuxième face 21 de l’étui 10. Seule la première face 11 pré-formée est représentée en figure 6, mais le pré-formage de la deuxième face 21 est réalisé de façon similaire à celui de la première face 11. In a first step of pre-forming or forming the faces of the case illustrated in FIG. 6, the first face 11 of the case 10 and the second face 21 of the case 10 are formed. the first pre-formed face 11 is shown in FIG. 6, but the pre-forming of the second face 21 is carried out similarly to that of the first face 11.
La mise en forme ou le formage ou pré-formage des feuilles 11 et 21 peut être réalisé(e) en utilisant une matrice. La matrice comprend des motifs correspondant aux futurs agencements de cellules 2 et au futur conduit 25. Shaping or forming or preforming of sheets 11 and 21 can be accomplished using a die. The matrix comprises patterns corresponding to the future cell arrangements 2 and to the future duct 25.
Dans chaque feuille 11 , 21 , on forme un créneau ou tranchée 12. La tranchée 12 s’étend selon un bord longitudinal de chaque feuille 11 , 21. La tranchée 12 s’étend sur toute la longueur L de la feuille 11 , 21 , sur une partie h de sa hauteur H. In each sheet 11, 21, a crenel or trench 12 is formed. The trench 12 extends along a longitudinal edge of each sheet 11, 21. The trench 12 extends over the entire length L of the sheet 11, 21, on part h of its height H.
Dans chaque feuille 11 , 21 , on forme en outre des logements 13. Chaque logement 13 est destiné à la mise en place ultérieure d’un élément actif 17. On forme par exemple une rangée de plusieurs logements 13, par exemple une rangée de cinq logements 13. On forme une succession de logements 13 selon la direction longitudinale x. La tranchée 12 s’étend par exemple au-dessus des logements 13. In each sheet 11, 21, further housings 13. Each housing 13 is intended for the subsequent placement of an active element 17. For example, a row of several housings 13 is formed, for example a row of five. housings 13. A succession of housings 13 is formed in the longitudinal direction x. The trench 12 extends for example above the housing 13.
A titre d’exemple de dimensions, la longueur L de la feuille 11 , 21 est par exemple comprise entre 250 mm et 400 mm. La hauteur h de la tranchée 12 est par exemple comprise entre 4 mm et 12 mm. La hauteur H de la feuille 11 , 21 est par exemple comprise entre 100 mm et 150 mm. La largeur I de chaque logement 13 est par exemple comprise entre 40 mm et 70 mm. By way of example of dimensions, the length L of the sheet 11, 21 is for example between 250 mm and 400 mm. The height h of the trench 12 is for example between 4 mm and 12 mm. The height H of the sheet 11, 21 is for example between 100 mm and 150 mm. The width I of each housing 13 is for example between 40 mm and 70 mm.
Dans une deuxième étape illustrée en figure 7, on positionne une première tige 15a dans la tranchée 12 de la feuille 11 , préalablement formée lors du pré-formage de la feuille 11 de l’étui 10. In a second step illustrated in Figure 7, a first rod 15a is positioned in the trench 12 of the sheet 11, previously formed during the pre-forming of the sheet 11 of the case 10.
Avantageusement, la tige 15a est en un matériau non conducteur électrique, rigide et résistant à la chaleur. En effet, les connecteurs électriques 19 des cellules seront par la suite tous en contact avec cette tige, et elle doit rester en place et supporter la montée en température lors de l’étape de thermo-soudage. Advantageously, the rod 15a is made of an electrically non-conductive material, rigid and resistant to heat. Indeed, the electrical connectors 19 of the cells will subsequently all be in contact with this rod, and it must remain in place and withstand the rise in temperature during the heat-welding step.
La tige 15a est par exemple en un polymère, par exemple en téflon. The rod 15a is for example made of a polymer, for example of Teflon.
Dans une troisième étape illustrée en figure 8, on positionne un élément actif 17, par exemple de type lithium-ion, dans chaque logement 13 de la première face 11 de l’étui 10 préalablement formée. In a third step illustrated in Figure 8, an active element 17, for example of lithium-ion type, is positioned in each housing 13 of the first face 11 of the case 10 previously formed.
Les éléments actifs 17 ont été préalablement équipés avec des connecteurs électriques 19. Chaque élément actif 17 est par exemple muni de deux connecteurs électriques 19. On positionne les éléments actifs 17 de sorte que les connecteurs électriques 19 recouvrent la première tige 15a. The active elements 17 have been previously equipped with electrical connectors 19. Each active element 17 is for example provided with two electrical connectors 19. The active elements 17 are positioned so that the electrical connectors 19 cover the first rod 15a.
Avantageusement, chaque connecteur électrique 19 comprend deux lamelles, notamment en polymère. La structure obtenue à la fin de cette étape est représentée en figure 9. Les connecteurs électriques 19 des cellules sont en contact avec la tige 15a. Advantageously, each electrical connector 19 comprises two strips, in particular made of polymer. The structure obtained at the end of this step is shown in FIG. 9. The electrical connectors 19 of the cells are in contact with the rod 15a.
Dans une quatrième étape illustrée en figure 10, on positionne une deuxième tige 15b sur la première tige 15a, avec interposition des connecteurs électriques 19 des cellules. Les deux tiges 15a et 15b sont disposées de façon alignée, sensiblement parallèle. In a fourth step illustrated in FIG. 10, a second rod 15b is positioned on the first rod 15a, with the interposition of the electrical connectors 19 of the cells. The two rods 15a and 15b are arranged in an aligned manner, substantially parallel.
Les deux tiges 15a, 15b prennent en sandwich la rangée de connecteurs électriques 19 des cellules. The two rods 15a, 15b sandwich the row of electrical connectors 19 of the cells.
Avantageusement, la tige 15b est en un matériau non conducteur électrique, rigide et résistant à la chaleur. En effet, les connecteurs électriques 19 des cellules sont tous en contact avec cette tige, et elle doit rester en place et supporter la montée en température lors de l’étape de thermo-soudage. Advantageously, the rod 15b is made of an electrically non-conductive material, rigid and resistant to heat. Indeed, the electrical connectors 19 of the cells are all in contact with this rod, and it must remain in place and withstand the rise in temperature during the heat-welding step.
La tige 15b est par exemple en un polymère, par exemple en téflon. The rod 15b is for example made of a polymer, for example of Teflon.
De préférence, la longueur de chaque tige 15a, 15b est supérieure à la longueur L des feuilles 11 , 21. Preferably, the length of each rod 15a, 15b is greater than the length L of the leaves 11, 21.
Dans une cinquième étape illustrée en figure 11 , on positionne la feuille 21 , correspondant à la deuxième face de l’étui 10, sur les éléments actifs 17 et la deuxième tige 15b. Les éléments actifs 17 sont positionnés dans les logements 13 de la feuille 21 et la deuxième tige 15b est positionnée dans la tranchée 12 de la feuille 21 . In a fifth step illustrated in Figure 11, the sheet 21, corresponding to the second face of the case 10, is positioned on the active elements 17 and the second rod 15b. The active elements 17 are positioned in the housings 13 of the sheet 21 and the second rod 15b is positioned in the trench 12 of the sheet 21.
L’ensemble formé des éléments actifs 17 et des tiges 15a, 15b superposées, situées au-dessus des éléments actifs 17, est ainsi fermé par les feuilles 11 , 21 préalablement mises en forme correspondant respectivement à la première face et à la deuxième face de l’étui 10. La structure obtenue est illustrée en figure 12. Une portion de chaque connecteur 19 se trouve à l’extérieur de l’étui 10. Au moins une portion de chaque tige 15a, 15b se trouve à l’extérieur de l’étui 10, au moins d’un côté de l’étui 10. Ceci permettra le retrait ultérieur des tiges 15a, 15b. The assembly formed of the active elements 17 and of the superimposed rods 15a, 15b, located above the active elements 17, is thus closed by the sheets 11, 21 previously shaped correspondingly. respectively to the first face and to the second face of the case 10. The structure obtained is illustrated in FIG. 12. A portion of each connector 19 is located outside the case 10. At least a portion of each rod 15a, 15b is on the outside of the case 10, at least on one side of the case 10. This will allow the subsequent removal of the rods 15a, 15b.
La première tige 15a et la deuxième tige 15b sont destinées à permettre la formation du futur conduit 25, en maintenant un espace entre la première face 11 et la deuxième face 21 de l’étui 10 à l’emplacement des tranchées 12. L’espace formera l’intérieur du conduit 25 une fois les tiges 15a, 15b retirées. The first rod 15a and the second rod 15b are intended to allow the formation of the future duct 25, by maintaining a space between the first face 11 and the second face 21 of the case 10 at the location of the trenches 12. The space will form the interior of the duct 25 once the rods 15a, 15b have been removed.
Dans une sixième étape de thermo-soudage ou thermo-scellage illustrée en figure 13, on soude la première face 11 et la deuxième face 21 de l’étui 10. In a sixth heat-sealing or heat-sealing step illustrated in Figure 13, the first face 11 and the second face 21 of the case 10 are welded.
L’étape de thermo-soudage est par exemple réalisée dans une thermo soudeuse, par exemple en utilisant une matrice dédiée. La matrice comprend des motifs correspondant aux futurs agencements de cellules 2 et au futur conduit 25. The heat-sealing step is for example carried out in a heat-sealing machine, for example using a dedicated die. The matrix comprises patterns corresponding to the future cell arrangements 2 and to the future duct 25.
Le conduit qui accueillera le fluide diélectrique conserve sa forme lors de l’étape de thermo-scellage des étuis des cellules grâce aux deux tiges préalablement mises en place 15a, 15b. Le conduit en cours de formation est situé à l’emplacement des tranchées 12 de chaque feuille 11 , 21 de l’étui 10. The conduit which will receive the dielectric fluid retains its shape during the heat-sealing step of the cell cases thanks to the two previously placed rods 15a, 15b. The conduit being formed is located at the location of the trenches 12 of each sheet 11, 21 of the case 10.
Une bande de thermo-soudure 22 entoure chaque portion de la première face 11 et la deuxième face 21 de l’étui 10 autour des logements 13. Chaque élément actif 17 situé dans un logement 13 des faces 11 , 21 de l’étui 10 est ainsi entouré par une portion 24 de l’étui 10, scellée par la bande de thermo-soudure 22. On a ainsi formé les agencements de cellules 2, chaque agencement de cellules 2 comprenant un élément actif 17 entouré d’une portion 24 d’étui 10 thermo-scellée. A heat-sealing strip 22 surrounds each portion of the first face 11 and the second face 21 of the case 10 around the housings 13. Each active element 17 located in a housing 13 of the faces 11, 21 of the case 10 is thus surrounded by a portion 24 of the case 10, sealed by the heat-sealing strip 22. The arrangements of cells 2, each arrangement of cells 2 comprising an active element 17 surrounded by a portion 24 of a heat-sealed case 10.
Deux bandes de thermo-soudures 23 sensiblement parallèles sont formées de part et d’autre de la tranchée 12 des faces 11 , 21 de l’étui 10. Chaque bande de thermo-soudure 23 s’étend selon la direction longitudinale x, sur toute la longueur L des feuilles 11 , 21 . Une bande de thermo-soudure 23 s’étend au-dessus des tranchées 12 et une bande de thermo-soudure 23 s’étend en-dessous des tranchées 12. On a ainsi formé le conduit 25 dans l’étui 10 entre les deux bandes de thermo-soudures 23. Two substantially parallel heat-welded strips 23 are formed on either side of the trench 12 of the faces 11, 21 of the case 10. Each heat-welded strip 23 extends in the longitudinal direction x, over the entire length. the length L of the sheets 11, 21. A heat-sealing strip 23 extends above the trenches 12 and a heat-sealing strip 23 extends below the trenches 12. The conduit 25 has thus been formed in the case 10 between the two bands. thermo-welds 23.
L’étanchéité du conduit 25 est garantie grâce aux deux bandes de thermo soudures 23. The leaktightness of the duct 25 is guaranteed thanks to the two heat-sealing strips 23.
Une soudure 23 avec chaque connecteur 19 est effectuée de part et d’autre du conduit. Cette opération soude simultanément chaque connecteur 19 avec la feuille 11 et la feuille 21 , et soude la feuille 11 avec la feuille 21 pour les surfaces sans connecteur. Les deux lamelles de polymère de chaque connecteur 19, localisées au niveau des zones de thermo-soudage sur l’axe z, garantissent l’étanchéité du conduit 25. A solder 23 with each connector 19 is made on either side of the duct. This operation simultaneously welds each connector 19 with the sheet 11 and the sheet 21, and welds the sheet 11 with the sheet 21 for the non-connector surfaces. The two polymer strips of each connector 19, located at the heat-welding zones on the z axis, guarantee the tightness of the duct 25.
Dans une septième étape illustrée en figure 14, les deux tiges 15a, 15b sont retirées par traction, d’un côté latéral de l’étui 10. Les tiges 15a, 15b sont retirées grâce à la portion des tiges 15a, 15b dépassant de l’étui 10. In a seventh step illustrated in FIG. 14, the two rods 15a, 15b are withdrawn by traction, from a lateral side of the case 10. The rods 15a, 15b are withdrawn thanks to the portion of the rods 15a, 15b protruding from the 'case 10.
La figure 15 représente la structure obtenue après le retrait des tiges 15a, 15b. FIG. 15 shows the structure obtained after the removal of the rods 15a, 15b.
Une rangée de cellules 3 comprenant un conduit 25 s’étendant au-dessus des agencements de cellules 2 est ainsi obtenue. A row of cells 3 comprising a duct 25 extending above the arrangements of cells 2 is thus obtained.
Le conduit 25 est destiné à la circulation d’un fluide diélectrique. Le conduit 25 est traversé par la rangée de connecteurs électriques 19. The conduit 25 is intended for the circulation of a dielectric fluid. The conduit 25 is crossed by the row of electrical connectors 19.
Avantageusement, le conduit 25 est symétrique par rapport aux connecteurs électriques 19 des cellules. Pour cela, on prévoira des dimensions adaptées pour les tiges 15a et 15b et pour la profondeur des tranchées 12 selon la direction transversale y. Advantageously, the duct 25 is symmetrical with respect to the electrical connectors 19 of the cells. For this, suitable dimensions will be provided for the rods 15a and 15b and for the depth of the trenches 12 in the transverse direction y.
Chaque agencement de cellules 2 comprenant un élément actif 17 est scellé par une bande de thermo-soudure 22. Les deux bandes de thermo soudures 23 de part et d’autre du conduit 25 le maintiennent fermé sur toute sa longueur. Each arrangement of cells 2 comprising an active element 17 is sealed by a heat seal strip 22. The two heat seal bands 23 on either side of the duct 25 keep it closed along its entire length.
Dans une huitième étape illustrée en figure 16, on ajoute un raccord de fluide 27 à chaque extrémité du conduit 25. In an eighth step illustrated in FIG. 16, a fluid connector 27 is added to each end of the duct 25.
Les raccords de fluide 27 sont par exemple fixés avec de la colle d’étanchéité. The fluid fittings 27 are for example fixed with sealing glue.
Dans une neuvième étape illustrée en figure 17, on assemble un module de dérivation 29 sur chaque raccord de fluide 27 à chaque extrémité du conduit 25. In a ninth step illustrated in FIG. 17, a bypass module 29 is assembled on each fluid connection 27 at each end of the duct 25.
On obtient ainsi une rangée 3 de cellules dont l’étui 10 est muni d’un conduit intégré 25. La structure obtenue est illustrée en figure 2. A row 3 of cells is thus obtained, the case 10 of which is provided with an integrated duct 25. The structure obtained is illustrated in FIG. 2.
La figure 18 illustre l’assemblage d’une pluralité de rangées 3 de cellules obtenues par un procédé du type de celui décrit en relation avec les figures 5 à 17, pour former un module batterie 1. Figure 18 illustrates the assembly of a plurality of rows 3 of cells obtained by a method of the type described in relation to Figures 5 to 17, to form a battery module 1.
Les rangées de cellules 3 obtenues à la fin du procédé décrit en relation avec les figures 5 à 17 sont empilées. Une face principale de l’étui 10 d’une rangée de cellules 3 est accolée à la face principale de l’étui 10 d’une autre rangée de cellules 3. The rows of cells 3 obtained at the end of the method described in relation to FIGS. 5 to 17 are stacked. A main face of the case 10 of a row of cells 3 is contiguous to the main face of the case 10 of another row of cells 3.
Les modules de dérivation 29 de chaque rangée de cellules 3 sont superposés, ce qui permet d’obtenir l’entrée 4 du circuit de refroidissement d’un côté latéral du module 1 , et la sortie 6 du circuit de refroidissement de l’autre côté latéral du module 1 . The bypass modules 29 of each row of cells 3 are superimposed, which makes it possible to obtain the input 4 of the cooling circuit on one lateral side of the module 1, and the output 6 of the cooling circuit on the other side. side of module 1.
On obtient alors un module batterie 1 fonctionnel du type de celui de la figure 1 . A functional battery module 1 of the type of that of FIG. 1 is then obtained.
On a ainsi formé un module batterie 1 comprenant un circuit de refroidissement formé des conduits 25 des rangées de cellules 3 reliés entre eux par les modules de dérivation 29. Le circuit de refroidissement peut accueillir un flux de fluide diélectrique dont la circulation est illustrée par des flèches 31 sur la figure 1 . A battery module 1 has thus been formed comprising a cooling circuit formed of the conduits 25 of the rows of cells 3 interconnected by the bypass modules 29. The cooling circuit can accommodate a flow of dielectric fluid, the circulation of which is illustrated by arrows 31 in figure 1.
Les terrasses des cellules présentent une côte supérieure à la côte habituellement utilisée pour des cellules de batterie. Une cellule du type de celle de la figure 2 est en effet associée à un conduit 25 destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement et doit encaisser des contraintes mécaniques additionnelles liées à ce refroidissement. The cell terraces have a higher side than the side usually used for battery cells. A cell of the type of that of FIG. 2 is in fact associated with a duct 25 intended for the circulation of a cooling fluid and must withstand additional mechanical stresses linked to this cooling.
Un avantage d’un agencement de cellules pour batterie du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait qu’il permet d'inclure le circuit de refroidissement dès la conception de la cellule. Il en résulte une architecture mécanique simple d’un module batterie comprenant de tels agencements de cellules. An advantage of a battery cell arrangement of the type described above is that it allows the cooling circuit to be included from the design of the cell. This results in a simple mechanical architecture of a battery module comprising such cell arrangements.
Un autre avantage d’un agencement de cellules pour batterie du type de celui décrit ci-dessus est lié au fait que l’étui habituellement utilisé pour l’emballage de la cellule est également utilisé pour former le circuit de refroidissement. Il en résulte qu’un tel agencement de cellules ne requiert pas de matériau supplémentaire dédié au circuit de refroidissement. Ceci permet de réduire le coût d’un module batterie comprenant de tels agencements de cellules. Another advantage of an arrangement of cells for a battery of the type described above is linked to the fact that the case usually used for packaging the cell is also used to form the circuit. cooling. It follows that such an arrangement of cells does not require additional material dedicated to the cooling circuit. This makes it possible to reduce the cost of a battery module comprising such arrangements of cells.
Un avantage d’un procédé de fabrication d’un agencement de cellules pour batterie du type de celui décrit ci-dessus est lié au fait que le conduit est mis en forme dès l’étape d’assemblage des cellules. An advantage of a method of manufacturing an arrangement of cells for a battery of the type described above is linked to the fact that the duct is shaped at the stage of assembling the cells.
Un autre avantage d’un agencement de cellules pour batterie du type de celui décrit ci-dessus réside dans le fait que le fluide diélectrique est au contact direct des connecteurs électriques des cellules. Il en résulte une optimisation de la collecte et de l’évacuation des calories. Another advantage of a battery cell arrangement of the type described above is that the dielectric fluid is in direct contact with the electrical connectors of the cells. This results in an optimization of the collection and evacuation of calories.
Il a été décrit ci-dessus un agencement de cellules pour batterie et un procédé de fabrication d’un tel agencement de cellules, dans le cas où la cellule 2 comprend deux connecteurs électriques 19 du même côté de la cellule. L’invention s’applique à une cellule 2 comprenant un connecteur électrique 19 des deux côtés opposés de la cellule, avec par exemple un refroidissement d’un seul ou des deux côtés. It has been described above an arrangement of cells for a battery and a method of manufacturing such an arrangement of cells, in the case where the cell 2 comprises two electrical connectors 19 on the same side of the cell. The invention applies to a cell 2 comprising an electrical connector 19 on two opposite sides of the cell, for example with cooling on one or both sides.
Il a été décrit ci-dessus un agencement de cellules pour batterie et un procédé de fabrication d’un tel agencement de cellules, dans lequel un conduit est situé au-dessus de la cellule, le long d’un bord longitudinal de la cellule. Un conduit similaire pourra être prévu en-dessus de la ou des cellules, le long de l’autre bord longitudinal de la ou des cellules, en plus ou à la place du conduit situé au-dessus de la ou des cellules. Un conduit similaire pourra également être prévu le long d’un ou des bords latéraux de la cellule ou de la rangée de cellules. Dans toutes les variantes de réalisation, un conduit 25 s’étend de façon continue et/ou linéaire le long d’au moins un des bords de la cellule ou de la rangée de cellules. Il a été décrit ci-dessus un procédé de fabrication d’une rangée 3 de cinq cellules 2. Bien entendu, un tel procédé s’applique à la formation d’une seule cellule 2 associée à un conduit 25 intégré dans l’étui 10 de la cellule. Un tel procédé s’applique à la formation d’une rangée de cellules comprenant un nombre quelconque de cellules 2. There has been described above an arrangement of cells for a battery and a method of manufacturing such an arrangement of cells, in which a duct is located above the cell, along a longitudinal edge of the cell. A similar duct may be provided above the cell (s), along the other longitudinal edge of the cell (s), in addition to or instead of the conduit located above the cell (s). A similar duct could also be provided along one or more side edges of the cell or of the row of cells. In all the variant embodiments, a duct 25 extends continuously and / or linearly along at least one of the edges of the cell or of the row of cells. A method of manufacturing a row 3 of five cells 2 has been described above. Of course, such a method applies to the formation of a single cell 2 associated with a duct 25 integrated into the case 10. of the cell. Such a method applies to the formation of a row of cells comprising any number of cells 2.
Il a été décrit ci-dessus un module batterie pour un véhicule automobile. Bien entendu, l’invention s’applique à tout système embarquant une batterie, par exemple des systèmes stationnaires, à tous véhicules roulants électriques ou électrifiés (bus, scooter, moto... ), à des dispositifs électroniques et portables, etc. A battery module for a motor vehicle has been described above. Of course, the invention applies to any system incorporating a battery, for example stationary systems, to all electric or electrified rolling vehicles (bus, scooter, motorbike, etc.), to electronic and portable devices, etc.
Il a été décrit ci-dessus un mode de réalisation pour une batterie dite tout solide, dans laquelle un électrolyte solide conducteur ionique constitue le film séparateur et est incorporé dans les électrodes positive et négative. Bien entendu, l’invention s’applique à tout type de batterie, par exemple à électrolyte liquide. Dans ce cas, la batterie comporte au moins une électrode positive poreuse, au moins une électrode négative poreuse et au moins un film séparateur poreux. Le procédé est adapté et comporte une étape d’injection de l’électrolyte liquide pour remplir les volumes poreux des éléments actifs 17. La sixième étape illustrée en figure 13 est réalisée en deux temps. Le thermo-soudage est effectué, excepté sur la partie inférieure des portions. L’électrolyte liquide est alors injecté au niveau de la partie basse des portions. Enfin, une étape finale de thermo-soudage est effectuée pour la partie inférieure des cellules, pour fermer l’ensemble et le rendre étanche. An embodiment has been described above for a so-called all-solid battery, in which an ionically conductive solid electrolyte constitutes the separator film and is incorporated in the positive and negative electrodes. Of course, the invention applies to any type of battery, for example with liquid electrolyte. In this case, the battery comprises at least one porous positive electrode, at least one porous negative electrode and at least one porous separator film. The method is suitable and includes a step of injecting the liquid electrolyte to fill the pore volumes of the active elements 17. The sixth step illustrated in Figure 13 is carried out in two stages. Thermo-welding is carried out, except on the lower part of the portions. The liquid electrolyte is then injected at the lower part of the portions. Finally, a final heat-welding step is performed for the lower part of the cells, to close the assembly and make it waterproof.

Claims

REVENDICATIONS
1. Etui (10) pour accueillir au moins un élément actif (17) de cellule électrochimique (2), l’étui formant au moins un conduit (25) destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement, le conduit étant agencé pour être traversé par au moins un connecteur électrique (19) de la cellule électrochimique. 1. Case (10) for accommodating at least one active element (17) of the electrochemical cell (2), the case forming at least one conduit (25) intended for the circulation of a cooling fluid, the conduit being arranged for be crossed by at least one electrical connector (19) of the electrochemical cell.
2. Etui selon la revendication 1, dans lequel l’étui (10) est une multi- couche de films de polymères et d’aluminium. 2. Case according to claim 1, wherein the case (10) is a multilayer of polymer and aluminum films.
3. Etui selon la revendication 1 ou 2, comprenant deux feuilles (11, 21) mises en forme et soudées l’une à l’autre, les parois du conduit (25) étant formées par lesdites deux feuilles soudées, l’au moins un connecteur électrique étant disposé entre les deux feuilles soudées. 3. Case according to claim 1 or 2, comprising two sheets (11, 21) shaped and welded to one another, the walls of the duct (25) being formed by said two welded sheets, at least an electrical connector being disposed between the two welded sheets.
4. Agencement de cellules électrochimiques (2) pour batterie, comprenant au moins un élément actif (17) de cellule électrochimique (2) dans un étui (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins une cellule électrochimique comprend des connecteurs électriques (19) et dans lequel le conduit (25) est symétrique par rapport à au moins un connecteur électrique (19) qui le traverse. 4. An arrangement of electrochemical cells (2) for a battery, comprising at least one active element (17) of an electrochemical cell (2) in a case (10) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one cell. electrochemical comprises electrical connectors (19) and in which the conduit (25) is symmetrical with respect to at least one electrical connector (19) which passes therethrough.
5. Agencement de cellules selon la revendication précédente, dans lequel chaque connecteur électrique (19) comprend deux lamelles, par exemple en polymère, et le fluide de refroidissement est diélectrique. 5. An arrangement of cells according to the preceding claim, wherein each electrical connector (19) comprises two strips, for example made of polymer, and the cooling fluid is dielectric.
6. Rangée (3) de cellules électrochimiques (2) pour batterie comprenant au moins un agencement de cellules (2) selon la revendication 4 ou 5, l’au moins un conduit (25) s’étendant de façon continue et/ou linéaire le long d’au moins un des bords de l’étui (10). 6. Row (3) of electrochemical cells (2) for battery comprising at least one arrangement of cells (2) according to claim 4 or 5, the at least one conduit (25) extending continuously and / or linearly. along at least one of the edges of the case (10).
7. Module batterie (1) comprenant au moins une rangée (3) de cellules (2) selon la revendication précédente ou au moins un agencement de cellules (2) selon la revendication 4 ou 5, l’au moins un conduit (25) formant un circuit de refroidissement. 7. Battery module (1) comprising at least one row (3) of cells (2) according to the preceding claim or at least one arrangement of cells (2) according to claim 4 or 5, the at least one conduit (25). forming a cooling circuit.
8. Batterie (50) comprenant au moins un module (1) selon la revendication précédente. 8. Battery (50) comprising at least one module (1) according to the preceding claim.
9. Véhicule (60) comprenant une batterie (50) selon la revendication précédente ou un module batterie (1) selon la revendication 7. 9. Vehicle (60) comprising a battery (50) according to the preceding claim or a battery module (1) according to claim 7.
10. Procédé de fabrication d’un agencement de cellules électrochimiques (2) pour batterie selon l’une des revendications 4 et 5 ou d’une rangée (3) de cellules électrochimiques (2) pour batterie selon la revendication 6, dans lequel au moins un conduit (25), destiné à la circulation d’un fluide de refroidissement, est formé par formage et thermo-scellage des deux faces de l’étui (10) de la cellule, au moins un connecteur électrique (19) de la cellule traversant le conduit. 10. A method of manufacturing an arrangement of electrochemical cells (2) for a battery according to one of claims 4 and 5 or of a row (3) of electrochemical cells (2) for a battery according to claim 6, wherein at at least one duct (25), intended for the circulation of a cooling fluid, is formed by forming and heat-sealing the two faces of the case (10) of the cell, at least one electrical connector (19) of the cell passing through the duct.
11. Procédé selon la revendication précédente, comprenant les étapes suivantes : 11. Method according to the preceding claim, comprising the following steps:
- fournir une première face (11) et une deuxième face (21) d’un étui (10) ; - providing a first face (11) and a second face (21) of a case (10);
- mettre en forme la première face (11) et la deuxième face (21) de l’étui (10), en formant dans la première face et dans la deuxième face une tranchée (12) apte à recevoir respectivement une première tige (15a) et une deuxième tige (15b) et au moins un logement (13), chaque logement (13) étant apte à recevoir un élément actif (17) ;- shaping the first face (11) and the second face (21) of the case (10), by forming in the first face and in the second face a trench (12) capable of respectively receiving a first rod (15a ) and a second rod (15b) and at least one housing (13), each housing (13) being able to receive an active element (17);
- positionner une première tige (15a) dans la tranchée (12) de la première face (11) ; - Positioning a first rod (15a) in the trench (12) of the first face (11);
- positionner un élément actif (17) muni d’au moins un connecteur électrique (19) dans chaque logement (13) de la première face (11) ;- positioning an active element (17) provided with at least one electrical connector (19) in each housing (13) of the first face (11);
- positionner une deuxième tige (15b) sur la première tige (15a), avec interposition de l’au moins un connecteur électrique (19) ; - position a second rod (15b) on the first rod (15a), with the interposition of at least one electrical connector (19);
- positionner la deuxième face (21) sur les éléments actifs (17) et la deuxième tige (15b), les éléments actifs (17) étant positionnés dans les logements (13) de la deuxième face (21) et la deuxième tige (15b) étant positionnée dans la tranchée (12) de la deuxième face (21) ;- position the second face (21) on the active elements (17) and the second rod (15b), the active elements (17) being positioned in the housings (13) of the second face (21) and the second rod (15b) ) being positioned in the trench (12) of the second face (21);
- souder la première face (11) et la deuxième face (21) de l’étui (10), notamment par thermo-soudage ou thermo-scellage, de façon à former l’agencement ou la rangée et l’au moins un conduit (25) ;- weld the first face (11) and the second face (21) of the case (10), in particular by heat-sealing or heat-sealing, so as to form the arrangement or the row and the at least one duct (25);
- retirer la première tige (15a) et la deuxième tige (15b). - remove the first rod (15a) and the second rod (15b).
12. Procédé selon la revendication précédente, comprenant en outre les étapes suivantes : 12. Method according to the preceding claim, further comprising the following steps:
- fixer un raccord de fluide (27) à chaque extrémité de l’au moins un conduit (25) ; - attach a fluid connection (27) to each end of the at least one conduit (25);
- assembler un module de dérivation (29) sur chaque raccord de fluide (27). - assemble a bypass module (29) on each fluid connection (27).
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