FR2556506A1 - Anode en metal alcalin ou alcalino-terreux pour generateur electrochimique cylindrique et generateur en faisant application - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE ANODE EN METAL ALCALIN OU ALCALINO-TERREUX POUR GENERATEUR ELECTROCHIMIQUE, COMPORTANT UNE FEUILLE ENROULEE15 FORMANT SENSIBLEMENT UN CYLINDRE, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'ELLE PRESENTE DANS LA PARTIE MEDIANE UNE ZONE AMINCIE16 PARALLELE AUX GENERATRICES DUDIT CYLINDRE ET LA RENDANT SECABLE AU COURS DE LA DECHARGE DUDIT GENERATEUR.

Description

Anode en métal alcalin ou alcalino-terreux pour générateur électrochimique cylindrique et générateur en faisant application
La présente invention concerne une anode en métal alcalin ou aiea- lino-terreux pour générateur électrochimique cylindrique et un générateur en faisant application. Elle se rapporte en particulier aux anodes en métal alcalin tel que le lithium, le sodium, ou alcalino-terreux tel que le calcium, ou en alliages de ces métaux. Les générateurs cylindriques concernés sont notamment du genre à cathode liquide telle que
SOC12, S02, S02C12.

On connaît de tels générateurs où l'anode cylindrique est disposée en position périphérique contre la face interne du godet ; un séparateur poreux isolant électrique, généralement en fibres de verre, la sépare du collecteur cathodique formé par exemple d'un boudin poreux de noir de carbone lié par du PTFE. A la surface du collecteur vient se réduire l'oxydant (SOC12, 302 ou S02C12 > contenu dans ltélectrolyte localisé dans le collecteur cathodique et le séparateur. La mobilité de l'électrolyte étant assez faible, on observe au cours de la décharge un assé- chement progressif en électrolyte, consécutif à la réduction éleetroehi mique de l'oxydant qu'il contient.En outre, il est fréquent de constater que les rendements de décharge dépendent de la position dans laquelle se trouve la pile.

Afin d'éviter cet inconvénient, on a placé le collecteur oatho- dique en position périphérique et l'anode en position centrale maintenue fermement au contact du séparateur par un ressort écarteur central. La reprise du courant entre l'anode et le ressort est généralement assurée par une toile ou un déployé métallique incrusté sur la face interne de cette anode.

Dans une telle structure, on peut prévoir à l'intérieur du cylindre anodique une réserve d'électrolyte qui assure le fonctionnement de la pile quelle que soit sa position.

L'anode peut être en forme de feuille roulée à bords non jointifs, la mise en forme de la feuille étant effectuée avant son introduction dans le générateur. On constate dans ce cas que l'on n'obtient pas une consommation complète de l'anode -au cours de la décharge ; ceci s'explique par la médiocre aptitude de l'anode à rester uniformément plaquée contre le séparateur, ce qui entraîne l'apparition de pertes de contact -internes prématurées.

On connaît une autre disposition dans laquelle 11 anode disposée en position centrale se présente sous la forme de deux demi-coquilles cylindriques indépendantes maintenues également contre le séparateur par un ressort écarteur central. Cette technologie est plus performante que la précédente car l'application des deux demi-coquilles contre le séparateur est mieux réalisée, mais elle est très délicate à mettre en oeuvre. Elle nécessite en effet la préparation de deux demi-coquilles qu'il faut ensuite introduire dans le générateur.

La présente invention a pour but de mettre en oeuvre une anode permettant de maintenir les performances de la structure en demi-coquilles tout en étant beaucoup plus facile à réaliser.

La présente invention a pour objet une anode en métal alcalin ou alcalino-terreux pour générateur électrochimique, comportant une feuille enroulée formant sensiblement un cylindre, caractérisée par le fait qu'elle présente dans la partie médiane une zone amincie parallèle aux génératrices dudit cylindre et la rendant sécable au cours de la décharge dudit générateur.

L'épaisseur de ladite zone amincie est choisie suffisante pour qu'un déchirement soit évité au moment de l'enroulement de cette feuille.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, ladite zone amincie est obtenue par une rainure ménagée dans la face interne de ladite feuille.

La largeur de cette rainure est choisie pour que ses bords ne soient pas jointifs après enroulement de ladite feuille.

La présente invention a également pour objet un générateur électrochimique comportant dans un godet cylindrique une cathode disposée en position périphérique, un séparateur contenant de l'électrolyte, une anode maintenue contre ledit séparateur par un ressort écarteur central, caractérisé par le fait que ladite anode est conforme à la définition précédente.

A titre d'exemple particulièrement intéressant, le matériau de ladite anode est choisi parmi le lithium, le sodium, le calcium et leurs alliages et la cathode est un liquide choisi parmi S02, SOC12 et S02C12.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation et qui sera faite à l'aide du dessin annexé donné à titre illustratif mais nullement limitatif et dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une pile au lithium-chlorure de thionyle contenant une anode selon l'invention.

- la figure 2 montre en coupe transversale une anode'selon l'invention,
2A : à l'état initial
2B : en cours de décharge
2C : après que la séparation en deux demi-coquilles se soit produite.

On voit sur la figure 1 une pile cylindrique d'axe 10 contenue dans un godet métallique 1 muni d'une borne positive 3 et d'une borne négative 2. Un collecteur cathodique 4 dans lequel est localisé de l'électrolyte comportant du chlorure de thionyle et disposé en position périphérique dans le godet 1. Le collecteur cathodique est par exemple constitué de noir d'acétylène lié par du PTFE. On a référencé 8 un séparateur également imbibé d'électrolyte. Outre le chlorure de thionyle l'électrolyte comporte du tétrachioroaluminate de lithium.

Une anode 5-5' dont la structure va être décrite plus loin est appliquée contre le séparateur 8 par un ressort central 7. La conduction du courant entre le ressort relié à la borne négative 2 et l'anode de lithium 5-5' est assurée par l'intermédiaire d'un collecteur de courant anodique 6-6'.

L'anode et son collecteur de courant selon l'invention apparaissent plus clairement en coupe transversale dans la figure 2.

On part d'une feuille de lithium 15 présentant dans sa partie médiane un amincissement de son épaisseur 16. Ceci est obtenu par la réalisation d'une rainure 18 dans la feuille 15 qui est roulée de manière à réaliser un cylindre à bords 17 non jointifs (voir figure 2a). La rainure 18 est parallèle aux bords 17 ; l'épaisseur de l'amincissement 16 est choisi suffisant pour qu'il nty ait pas déchirement de la feuille 15 au moment de l'enroulement ; sa largeur est telle que ses bords ne se rejoignent pas accidentellement après que l'enroulement ait été effectué.

A titre d'exemple, pour une feuille d'épaisseur 11 mm, on peut prévoir une épaisseur de l'amincissement égal ou supérieur à 0,5 mm et une largeur de rainure égale ou supérieure à 1,5 mm.

Après un certain temps de décharge (voir figure 2b) l'épaisseur de la feuille de lithium 15' diminue et celle de l'amincissement 16' également jusqu'à ce que survienne la séparation en deux demi-coquilles 5 et 5' (figure 2C).

On aboutit donc très simplement à la disposition en demi-coquilles très avantageuse du point de vue de la décharge de la pile.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit, notamment en ce qui concerne la nature du matériau de l'anode et ses dimensions ainsi que la nature de l'électrolyte. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention remplacer tout moyen par un moyen équivalent.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1/ Anode en métal alcalin ou alcalino-terreux pour générateur électrochimique, comportant une feuille enroulée formant sensiblement un cylindre, caractérisée par le fait qu'elle présente dans la partie médiane une zone amincie parallèle aux génératrices dudit cylindre et la rendant sécable au cours de la décharge dudit générateur.

2/ Anode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'épaisseur de ladite zone amincie est choisie suffisante pour qu'un déchirement soit évité au moment de l'enroulement de cette feuille.

3/ Anode selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que ladite zone amincie est obtenue par une rainure ménagée dans la face interne de ladite feuille.

4/ Anode selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la largeur de ladite rainure est choisie pour que ses bords ne soient pas jointifs après enroulement de ladite feuille.

5/ Générateur électrochimique comportant dans un godet cylindrique une cathode disposée en position périphérique, un séparateur contenant de l'électrolyte, une anode maintenue contre ledit séparateur par un ressort écarteur central, caractérisé par le fait que ladite anode est selon l'une des revendications 1 à 4.

6/ Générateur électrochimique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le matériau de ladite anode est choisi parmi le lithium, le sodium, le calcium et leurs alliages et que la cathode est un liquide choisi parmi SOZ' SOCl2 et S02Cl2.