FR2620869A1 - ELECTROCHEMICAL ACCUMULATOR WITH RECHARGEABLE POWER - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un accumulateur électrochimique 10 ayant un boîtier 12 divisé par un séparateur 20 en deux compartiments d'électrode pour une substance anodique 40 et une substance cathodique 38 et un électrolyte 36. Conformément à l'invention, le séparateur 20 est scellé à compression au boîtier 12 pour séparer les compartiments d'électrode l'un de l'autre, au moyen de joints de compression 44, 48. Chaque joint de compression 44, 48 comprend un ressort métallique hélicodal à enroulement serré et une bande d'étanchéité en métal ductile qui est soumise à la pression du ressort. Le ressort est contraint radialement par une force suffisante pour comprimer élastiquement radialement le ressort et suffisante pour produire une déformation plastique de la bande d'étanchéité. Application à la fabrication des accumulateurs.The invention relates to an electrochemical accumulator 10 having a housing 12 divided by a separator 20 into two electrode compartments for an anode substance 40 and a cathode substance 38 and an electrolyte 36. According to the invention, the separator 20 is sealed to compression to housing 12 to separate the electrode compartments from each other, by means of compression gaskets 44, 48. Each compression seal 44, 48 comprises a tightly wound coil metal spring and a sealing strip made of ductile metal which is subjected to spring pressure. The spring is radially constrained by a force sufficient to elastically compress the spring radially and sufficient to produce plastic deformation of the sealing strip. Application to the manufacture of accumulators.
Description
I o o2620869 Accumulateur électrochimique de puissance rechargeableI o o2620869 Electrochemical Rechargeable Battery Pack
L'invention concerne un accumulateur électrochimique de puissance rechargeable fonctionnant à haute température. Plus précisément, The invention relates to an electrochemical accumulator of rechargeable power operating at high temperature. More precisely,
elle concerne un tel accumulateur du type comprenant une substan- it relates to such an accumulator of the type comprising a substance
ce anodique liquide et une substance cathodique active en contact this anodic liquid and an active cathodic substance in contact
aec un électrolyte liquide, la substance anodique et l'électoly- with a liquid electrolyte, the anodic substance and the electrolytic
te liquide étant séparés par un séparateur qui est perméable à la the liquid being separated by a separator which is permeable to the
substance anodique sous forme ionique. anodic substance in ionic form.
Conformément à l'invention, celle-ci a pour objet un accumulateur According to the invention, the subject of the invention is a battery
électrochimique de puissance rechargeable fonctionnant à haute tem- electrochemical rechargeable battery operating at high tempera-
pérature qui comprend une cuve d'accumulateur divisée par un sépa- which comprises an accumulator tank divided by a separator
rateur solide en une paire de compartiments d'électrode, dont l'un est un compartiment anodique qui contient une substance anodique solid electrode into a pair of electrode compartments, one of which is an anode compartment which contains an anodic substance
active et dont l'autre est un compartiment cathodique qui con- active and the other is a cathode compartment which
tient une substance cathodique active et un électrolyte, ladite holds an active cathodic substance and an electrolyte, said
substance anodique et ledit électrolyte étant liquides à la tempe- anode substance and said electrolyte being liquid at the temperature
rature de fonctionnement de l'accumulateur, le séparateur sépa- function of the accumulator, the separate separator
rant la substance anodique de l'électrolyte et de la substance ca- the anodic substance of the electrolyte and the substance
thodique et permettant à la substance anodique, en fonctionnement thodic and allowing the anode substance, in operation
de passer du compartiment anodique dans le compartiment cathodi- to pass from the anode compartment into the cathodic compartment
que et inversement, sous forme ionique, le séparateur étant scel- that, conversely, in ionic form, the separator being sealed
lé par compression à la cuve pour séparer les compartiments l'un by compression to the tank to separate the compartments one
de l'autre par au moins un joint de compression comprenant, en com- on the other by at least one compression seal comprising, in
binaison, un ressort métallique hélicoïdal élastique radialement à boring, a radially elastic helical metal spring
enroulement serré et au moins une bande d'étanchéité en métal duc- winding and at least one duct metal sealing strip
tile, le ressort formant un support pour chaque bande d'étanchéi- the spring forming a support for each sealing strip
té et étant contraint dans sa direction radiale par une force suf- and being constrained in its radial direction by a sufficient force
fisante pour comprimer élastiquement le ressort dans sa direction radiale et suffisante pour produire une déformation plastique de to elastically compress the spring in its radial direction and sufficient to produce a plastic deformation of
chaque bande d'étanchéité.each sealing strip.
Il peut y avoir deux desdites bandes d'étanchéité sur deux faces There may be two of said two-sided sealing strips
opposées respectivement de chaque ressort hélicoïdal qui sont dé- opposite respectively of each coil spring which are de-
formées plastiquement par celui-ci. formed plastically therefrom.
Chaque joint peut avoir la forme d'un tube fendu en métal ductile muni d'une fente le long de sa longueur, le ressort s'étendant à l'intérieur du tube en étant étreint par celui-ci, le tube fendu Each seal may be in the form of a split ductile metal tube having a slot along its length, the spring extending inside the tube being embraced by the tube, the split tube
formant une paire de collerettes d'étanchéité sur des faces oppo- forming a pair of sealing flanges on opposite faces
sées du ressort qui forment lesdites bandes d'étanchéité, le res- of the spring forming the said sealing strips, the res-
sort formant un noyau élastique radialement pour le tube fendu et la fente dans la paroi du tube fendu facilitant la déformation de celui-ci. L'un des compartiments d'électrode est un compartiment anodique, fate forming a radially elastic core for the split tube and the slot in the wall of the split tube facilitating the deformation thereof. One of the electrode compartments is an anode compartment,
l'autre étant un compartiment cathodique. Typiquement, la substan- the other being a cathode compartment. Typically, the substance
ce anodique active comprend un métal alcalin fondu tel que le so- this active anodic comprises a molten alkali metal such as
dium, l'électrolyte liquide étant également fondu et comprenant par exemple un halogénure d'aluminium et de métal alcalin. Dans ce cas, il se produit un mouvement d'ions de substance anodique tels dium, the liquid electrolyte is also melted and comprising for example an aluminum halide and alkali metal. In this case, a movement of ions of anodic substance such as
que des ions sodium à travers le séparateur depuis le comparti- that sodium ions through the separator from the compartment
ment anodique vers la compartiment cathodique pendant la décharge anode to the cathode compartment during the discharge
et, lors de la charge, un mouvement de ces ions dans le sens con- and, during charging, a movement of these ions in the direction
traire à travers le séparateur, des volumes de gaz étant prévus au- milk through the separator, with volumes of gas being
dessus des niveaux de liquide dans les compartiments. above the liquid levels in the compartments.
Dans une forme de réalisation particulière de l'accumulateur, l'a- In a particular embodiment of the accumulator, the
node est en sodium fondu et la cathode est sous forme d'une matri- node is in molten sodium and the cathode is in the form of a matrix
ce perméable à l'électrolyte et conductrice électroniquement, im- this permeable to the electrolyte and electronically conductive, im-
prégnée d'électrolyte liquide, l'électrolyte liquide étant un élec- charged with liquid electrolyte, the liquid electrolyte being an electrolyte
trolyte de sel fondu d'un halogénure d'aluminium et de sodium (par exemple chlorure) et le séparateur étant un conducteur solide des ions sodium tel que béta-alumine ou le corps connu sous le nom de molten salt trolyte of an aluminum and sodium halide (eg chloride) and the separator being a solid conductor of sodium ions such as beta-alumina or the body known as
"nasicon", ou un tamis micromoléculaire contenant du sodium adsor- "nasicon", or a micromolecular sieve containing adsorbed sodium
bé.ou absorbé dedans. Dans cette forme de réalisation, la matrice peut être constituée par au moins un membre du groupe comprenant or absorbed in it. In this embodiment, the matrix may be constituted by at least one member of the group comprising
Fe, Ni, Co, Cr, et Mn et des composés d'un ou plusieurs de ces mé- Fe, Ni, Co, Cr, and Mn and compounds of one or more of these
taux de transition avec au moins un non-métal du groupe compre- transition rate with at least one non-metal of the group comprising
nant le carbone, le silicium, le bore, l'azote et le phosphore. carbon, silicon, boron, nitrogen and phosphorus.
Pour ce qui concerne le conducteur solide d'ions sodium ou tamis Regarding the solid conductor of sodium ions or sieves
micromoléculaire, celui-ci sépare le compartiment anodique du com- micromolecular, it separates the anode compartment from the
partiment cathodique de telle manière que toute substance anodi- que active telle que sodium passant de l'anode à l'électrolyte, ou inversement, doit traverser la structure cristalline interne du in such a way that any anodic active substance such as sodium passing from the anode to the electrolyte, or vice versa, must pass through the internal crystalline structure of the
conducteur solide ou traverser l'intérieur microporeux du tamis mi- solid conductor or cross the microporous interior of the half sieve
cromoléculaire, selon le cas, en passant sous forme atomique à tra- cromolecular, as the case may be, in atomic form through
vers l'interface entre l'anode et le séparateur et en passant sous towards the interface between the anode and the separator and going under
forme ionique à travers l'interface entre l'électrolyte et le sépa- ionic form through the interface between the electrolyte and the sepa-
rateur. On entend par "tamis micromoléculaire" un tamis moléculaire ayant à l'intérieur des cavités et/ou canaux intercommuniquants et, dans sa surface, des fenêtres et/ou pores conduisant auxdits cavités et tor. The term "micromolecular sieve" is understood to mean a molecular sieve having intercommunicating cavities and / or channels inside it and, in its surface, windows and / or pores leading to said cavities and
canaux, lesdits fenêtres, pores, cavités et/ou canaux ayant une di- channels, said windows, pores, cavities and / or channels having a di-
mension de pas plus de 50 Angstr6m et, de préférence, inférieure à not more than 50 Angstrom and, preferably, less than
Angstrbm. De tels tamis comprennent des tamis micromoléculai- Angstrbm. Such sieves include micromolecular sieves
res minéraux tels que les tectosilicates, dont des exemples sont minerals such as tectosilicates, examples of which are
les zéolites 13X, 3A et 4A.zeolites 13X, 3A and 4A.
Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, le sé- According to a particular embodiment of the invention, the
parateur peut avoir la forme d'un tube séparateur qui est fermé à une de ses extrémités et ouvert à l'autre, la cuve d'accumulateur comprennant un boîtier cylindrique disposé concentrique autour du tube séparateur et écarté de celui-ci, ledit joint de compression The spacer may be in the form of a separator tube which is closed at one end and open to the other, the accumulator chamber comprising a cylindrical housing arranged concentrically around and separate from the separator tube, said seal compression
entre le tube séparateur et la cuve étant disposé à l'extrémité ou- between the separator tube and the tank being disposed at the end or-
verte du tube séparateur par l'intermédiaire d'une bague isolante green of the separator tube via an insulating ring
en un matériau isolant électroniquement, l'extrémité ouverte du tu- in an electronically insulating material, the open end of the
be séparateur étant soudée au verre hermétiquement à la bague iso- be separator being welded to the glass hermetically to the insulating ring
lante et le joint de compression étant disposé entre la bague iso- lante and the compression seal being disposed between the insulating ring
lante et le boîtier, et l'extrémité ouverte du tube séparateur étant munie d'une fermeture scellée faisant partie de la cuve, de and the housing, and the open end of the separator tube being provided with a sealed closure forming part of the vessel,
telle manière que le tube séparateur divise l'intérieur de la cu- in such a way that the separator tube divides the inside of the cu-
ve en ladite paire de compartiments d'électrode, dont l'un est l'intérieur du tube séparateur et dont l'autre est entre le tube in said pair of electrode compartments, one of which is inside the separator tube and the other of which is between the tube
séparateur et le boîtier.separator and the housing.
L'accumulateur peut comprendre deux desdits joints de compression, à savoir ledit joint de compression entre la bague isolante et le boîtier et un joint de compression entre la bague isolante et la fermeture scellée du tube séparateur, la bague isolante ayant une paire de faces terminales se faisant face et opposées axialement contre lesquelles butent les joints de compression, et les joints The accumulator may comprise two of said compression seals, namely said compression seal between the insulating ring and the casing and a compression seal between the insulating ring and the sealed closure of the separator tube, the insulating ring having a pair of end faces facing each other and axially opposed against which the compression seals abut, and the seals
étant contraints par une force agissant dans ladite direction axia- being constrained by a force acting in said axial direction
le.the.
Chaque joint de compression peut avoir une forme annulaire de tel- Each compression seal may have an annular shape of such
le manière qu'il fonctionne comme un joint torique d'étanchéité, le métal ductile du joint ayant la forme d'une bobine toroidale the way it functions as an O-ring seal, the ductile metal of the seal having the shape of a toroidal coil
creuse sans fin en forme de bague, le ressort hélicoïdal s'éten- endless hollow in the form of a ring, the coil spring extends
dant le long de toute la longueur de l'intérieur de la bobine to- along the entire length of the inside of the coil to-
roïdale. Comme indiqué ci-dessus, la bobine toroïdale peut avoir roïdale. As indicated above, the toroidal coil may have
une fente le long de sa longueur pour en faciliter les déforma- a slot along its length to make it easier to deform
tions'plastiques, et celle-ci peut se trouver sur sa périphérie ex- plastics, and this may be on its outer periphery.
Lérieure par rapport à son axe polaire. Lower in relation to its polar axis.
En gardant présent à l'esprit ce qui précède, une forme de réalisa- Keeping in mind the foregoing, a form of
tion préférée de l'accumulateur peut être celle dans laquelle le matériau anodique est du sodium logé entre le tube séparateur et The preferred embodiment of the accumulator may be that in which the anode material is sodium housed between the separator tube and
le boîtier, le matériau cathodique actif étant, à l'état de char- the case, the active cathode material being, in the state of charge,
ge complète de l'accumulateur, MC12 dans lequel M est un métal de transition choisi dans le groupe comprenant Fe, Ni, Co, Cr et Mn Complete geometry of the accumulator, MC12 wherein M is a transition metal selected from the group consisting of Fe, Ni, Co, Cr and Mn
ou des mélanges de ceux-ci, et étant logé à l'intérieur du tube sé- or mixtures thereof, and being housed within the separate tube
parateur en même temps que l'électrolyte, qui est, à l'état de charge complète de l'accumulateur, un chlorure d'aluminium-sodium selon la formule NaAlCl4, dans lequel le rapport molaire Na: A1 at the same time as the electrolyte, which is, in the complete state of charge of the accumulator, an aluminum-sodium chloride according to the formula NaAlCl 4, in which the molar ratio Na: Al
n'est pas inférieur à 1, le matériau cathodique actif étant disper- is not less than 1, the active cathodic material being
sé dans une matrice poreuse électroniquement conductrice perméa- in a permeable electronically conductive porous matrix
ble à l'électrolyte imprégnée par l'électrolyte, la bague isolan- electrolyte impregnated with the electrolyte, the isolating ring
te étant en alpha-alumine et le tube séparateur étant en béta"-alu- being alpha-alumina and the separator tube being in beta "-alu-
mine.mine.
Le métal des joints d'étanchéité doit être inerte dans l'environne- The metal of the seals must be inert in the environment.
ment de l'accumalateur du compartiment d'accumulateur qu'il scel- accumulator of the accumulator compartment that it
le. Le métal ne doit donc pas réagir chimiquement ou électrochimi- the. The metal must not react chemically or electrochemically
quement pendant le fonctionnement de l'accumulateur avec la subs- during operation of the battery with the
tance d'électrode active ou l'électrolyte du compartiment d'accula- electrode or the electrolyte of the accu-
teur qu'il scelle.he is sealed.
Donc, lorsque M est choisi parmi Fe, Ni ou les mélanges de ceux-ci, chaque joint de compression peut être en nickel ou en un alliage de nickel qui est inerte dans l'environnement de l'accumulateur Thus, when M is selected from Fe, Ni or mixtures thereof, each compression joint may be nickel or a nickel alloy which is inert in the environment of the accumulator
vis-à-vis du contenu des compartiments d'électrode. vis-à-vis the contents of the electrode compartments.
La proportion molaire des cations de métal alcalin dans l'électro- The molar proportion of the alkali metal cations in the electro-
lyte n'est, de préférence, comme indiqué plus haut, pas inférieu- lyte is, preferably, as indicated above, not inferior to
re à la proportion molaire de cations aluminium dans l'électroly- the molar proportion of aluminum cations in the electrolyte
te, à tous les stades de charge de l'accumulateur. Lorsque l'élec- at all stages of charging the accumulator. When electricity
trolyte est un chlorure de sodium-aluminium, celà peut être assu- trolyte is a sodium aluminum chloride, this can be
ré en chargeant le compartiment cathodique de suffisamment de chlo- by charging the cathode compartment with enough chlorine
rure de sodium pour que le chlorure de sodium solide soit présent et en contact avec l'électrolyte liquide pendant tous les stades de charge. Ce chlorure de sodium solide doit être présent au moins à tous les stades de décharge autre que l'état de charge complète sodium chloride so that the solid sodium chloride is present and in contact with the liquid electrolyte during all stages of charging. This solid sodium chloride must be present at least at all stages of discharge other than the complete state of charge
de l'accumulateur.of the accumulator.
L'invention s'étend également à une cuve d'accumulateur pour un ac- The invention also extends to an accumulator tank for a
cumulateur électrochimique de puissance qui est divisée par un sé- electrochemical power accumulator which is divided by a
parateur solide en une paire de compartiments d'électrode dont l'un est un compartiment anodique devant contenir une substance solid parator into a pair of electrode compartments, one of which is an anode compartment to contain a substance
anodique active et dont l'autre est un compartiment cathodique de- active anode and the other of which is a cathode compartment
vant contenir une substance cathodique active et un électrolyte, contain an active cathodic substance and an electrolyte,
le séparateur séparant le compartiment anodique du compartiment ca- the separator separating the anode compartment from the compartment
thodique et étant capable, en fonctionnement, de permettre à une and being able, in operation, to allow a
substance anodique de passer du compartiment anodique au comparti- anodic substance from the anode compartment to the compartment
ment cathodique et inversement, sous forme ionique, le séparateur cathodic and vice versa, in ionic form, the separator
étant scellé à compression à la cuve pour séparer les comparti- being sealed to the tank to separate the compartments
ments l'un de l'autre, par au moins un joint de compression compre- of one another, by at least one compression seal com-
nant, en combinaison, un ressort hélicoidal métallique élastique in combination, an elastic metal coil spring
radialement à enroulement serré, et au moins une bande d'étanchéi- radially with a tight winding, and at least one sealing strip
té en un métal ductile, le ressort formant appui pour chaque ban- made of a ductile metal, the support spring for each
de d'étanchéité et pouvant être contraint dans sa direction radia- sealing and can be forced in its radial direction
le par une force suffisante pour comprimer élastiquement le res- by a force sufficient to elastically compress the
sort dans sa direction radiale et suffisante pour causer une défor- out in its radial direction and sufficient to cause a deform-
mation plastique de chaque bande d'étanchéité. plastic molding of each sealing strip.
L'invention s'étend en outre, dans un accumulateur électrochimi- The invention also extends in an electrochemical accumulator
que de puissance rechargeable fonctionnant à haute température com- rechargeable power operated at high temperature
prenant une cuve d'accumulateur divisée par un séparateur solide taking a storage tank divided by a solid separator
en une paire de compartiments d'électrode dont l'un est un compar- in a pair of electrode compartments one of which is a comparator
timent anodique contenant une substance anodique active et dont anodic substance containing an active anodic substance
l'autre est un compartiment cathodique contenant une substance ca- the other is a cathode compartment containing a substance
thodique active et un électrolyte, ladite substance anodique et le- active ingredient and an electrolyte, said anode substance and the
dit électrolyte étant liquides à la température de fonctionnement de l'accumulateur, le séparateur séparant la substance anodique de said electrolyte being liquid at the operating temperature of the accumulator, the separator separating the anode substance from
l'électrolyte et de la substance cathodique et permettant, en fonc- the electrolyte and the cathodic substance and
tionnement à la substance anodique de passer du compartiment anodi- the anodic substance to pass from the anode compartment
que au compartiment cathodique et inversement, sous forme ionique, à un procédé pour sceller le séparateur à la cuve afin de séparer les compartiments l'un de l'autre qui consiste à loger, entre le cathodic compartment and conversely, in ionic form, to a process for sealing the separator to the tank in order to separate the compartments from each other which consists of accommodating, between the
séparateur et la cuve, un joint de compression comprenant, en com- separator and the vessel, a compression seal comprising, in
binaison, un ressort hélicoidal métallique élastique radialement à enroulement serré, et au moins une bande d'étanchéité en un métal boring, a radially elastic metal coil spring with a tight winding, and at least one sealing strip made of a metal
ductile, le ressort et chaque bande étant logés côte-à-côte de tel- ductile, the spring and each band being housed side by side of such
le manière que le ressort forme un appui pour chaque bande, et à the way the spring forms a support for each band, and
pousser le séparateur vers la cuve pour serrer le ressort et cha- push the separator towards the tank to tighten the spring and each
que bande entre eux avec une force suffisante pour contraindre le that band between them with sufficient force to constrain the
ressort à un état de compression radiale élastique et pour produi- spring to a state of elastic radial compression and to produce
re une déformation plastique de chaque bande d'étanchéité. re plastic deformation of each sealing strip.
On va maintenant décrire l'invention, à titre d'exemple, en se ré- The invention will now be described, by way of example, in
férant aux dessins schématiques annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en élévation latérale en coupe de in the accompanying diagrammatic drawings in which: Figure 1 is a sectional side elevational view of
de la cuve d'un accumulateur électrochimique rechargea- of the tank of an electrochemical accumulator recharged
ble fonctionnant à haute température conforme à la présen- operating at high temperature in accordance with the
te invention; la figure 2 est une vue en élévation laté- the invention; FIG. 2 is a side elevational view of
rale en coupe des joints d'étanchéité de l'accumulateur cutaway of the accumulator seals
de la figure 1; la figure 3 est une vue analogue à cel- of Figure 1; FIG. 3 is a view similar to that
le de la figure 1 d'une autre forme de réalisation d'un FIG. 1 of another embodiment of a
accumulateur conforme à l'invention; et les figures 4A- accumulator according to the invention; and FIGS.
4C représentent des vues de détail de variantes du dispo- 4C represent detail views of variants of the arrangement
sitif de joints d'étanchéité de la figure 3. sealant of Figure 3.
A la figure 1 des dessins, la cuve d'accumulateur porte la référen- In FIG. 1 of the drawings, the storage tank carries the reference
ce générale 10 et est représentée rompue à mi-chemin de sa lon- this general 10 and is shown broken halfway to its length
gueur, ayant typiquement un diamètre extérieur d'environ 50-60mm et une longueur d'environ 30-60cm. La cuve représentée est pour un accumulateur ayant un matériau anodique constitué de sodium fondu, un électrolyte liquide formé de chlorure d'aluminium-sodium et une typically having an outer diameter of about 50-60mm and a length of about 30-60cm. The tank shown is for an accumulator having anode material consisting of molten sodium, a liquid electrolyte formed of aluminum-sodium chloride and a
substance cathodique qui, dans son état de charge, comprend une ma- cathodic substance which, in its state of charge, comprises a
trice poreuse active perméable à l'électrolyte et conductrice élec- active porous trice permeable to the electrolyte and electrically conductive
troniquement qui contient Fe C12, NI Cla ou FeC12 / NiCl2 disper- which contains Fe C12, NI Cla or FeC12 / NiCl2 dispersively
sé dedans et saturé par ledit électrolyte, la matrice ayant suffi- in and saturated with said electrolyte, the matrix being sufficient
samment de NaCl finement divisé dispersé dedans pour assurer que, of finely divided NaCl dispersed in it to ensure that,
dans tous les stades de charge de la substance cathodique, l'élec- in all stages of charge of the cathodic substance, elec-
trolyte est un mélange équimolaire de NaCl et AlCl3, c'est-à-dire trolyte is an equimolar mixture of NaCl and AlCl3, i.e.
stoïchiométriquement précisément NaAlCI4. stoichiometrically precisely NaAlCl4.
La cuve 10 d'accumulateur comprend un boîtier extérieur 12 en acier doux ayant une base 13 pour le porter dans sa position verti- cale de fonctionnement sur une surface de support horizontale (non représentée). Le bottier 12 comprend une boite cylindrique 12.1 et The storage tank 10 comprises an outer mild steel casing 12 having a base 13 for holding it in its vertical operating position on a horizontal support surface (not shown). The casing 12 comprises a cylindrical box 12.1 and
un siège 14 de boîtier en acier doux soudés ensemble en 15 au som- a seat 14 of mild steel casing welded together in 15 at the top.
met de la boîte 12.1. Le siège 14 est fermé par un boîtier supé- puts the box 12.1. The seat 14 is closed by an upper housing
rieur ou coiffe annulaire 16 en acier inoxydale ou aluminium sou- ring or annular cap 16 made of stainless steel or aluminum
dé dessus. La coiffe 16 présente une borne 18 d'accumulateur en On top. The cap 16 has a battery terminal 18 in
acier inoxydable ou aluminium, selon le cas, soudée dessus. Un tu- stainless steel or aluminum, as appropriate, welded on. A tu-
be séparateur 20 à extrémité ouverte en béta"-alumine est logé con- The open-ended beta-alumina separator 20 is housed in
centrique à l'intérieur du boîtier 12, l'extrémité supérieure ou- centric inside the housing 12, the upper end or-
verte du tube 20 étant soudée au verre à une bague 22 en alpha-alu- green of the tube 20 being welded to the glass to a ring 22 in alpha-aluminum.
mine, cette bague 22 reposant par une fente de coulissement en 24 mine, this ring 22 resting by a sliding slot in 24
contre une surface courbe intérieure prévue à cet effet sur le siè- against an inner curved surface provided for this purpose on the
ge 14. Le tube 20 est fermé à son extrémité inférieure. 14. The tube 20 is closed at its lower end.
Le tube 20 est fermé par un organe de fermeture 26 en acier doux. The tube 20 is closed by a closure member 26 made of mild steel.
Cet organe de fermeture 26 serre la bague 22 en alpha-alumine con- This closing member 26 clamps the ring 22 with alpha-alumina con-
tre un épaulement 28 sur le siège 14 et l'organe de fermeture 26 be a shoulder 28 on the seat 14 and the closure member 26
est à son tour serré en position par la coiffe 16. L'organe de fer- is in turn tightened in position by the cap 16. The iron organ
meture 26 présente un passage central traversant 30 dans lequel setting 26 has a central through passage 30 in which
est soudée une borne en acier inoxydable ou aluminium. L'extrémi- is welded a terminal made of stainless steel or aluminum. The extremities
té inférieure de la borne 32 fait saillie en une position adjacen- lower end of terminal 32 protrudes into an adjacent
te à l'extrémité fermée du tube 20 et à une toile en nickel 34 en- at the closed end of the tube 20 and a nickel cloth 34
roulée étroitement autour de sa surface extérieure. rolled tightly around its outer surface.
L'intérieur du tube 20 forme un compartiment cathodique et est em- The inside of the tube 20 forms a cathode compartment and is
pli d'électrolyte 36 en sel fondu, une matrice cathodique poreuse ply of electrolyte 36 in molten salt, a porous cathodic matrix
38 étant formée sur la surface extérieure de la borne 32, laquel- 38 being formed on the outer surface of the terminal 32, which
le borne agit comme collecteur de courant cathodique, la toile 34 étant enrobée dans la matrice 38. L'espace entre le bottier 12 et le tube 20 forme un compartiment anodique et contient du sodium the terminal acts as a cathode current collector, the wire 34 being embedded in the die 38. The space between the casing 12 and the tube 20 forms an anode compartment and contains sodium
fondu 40. Des volumes de gaz 41, 42 (pas à l'échelle) sont repré- 40. Gas volumes 41, 42 (not to scale) are
sentés au-dessus de l'électrolyte 36 et du sodium 40 respective- above the electrolyte 36 and sodium 40 respectively.
ment. L'organe 26 est scellé à la bague 22 par un joint torique 44 en is lying. The member 26 is sealed to the ring 22 by an O-ring 44
nickel logé dans une gorge circonférencielle 46 dans la face infé- nickel housed in a circumferential groove 46 in the underside
rieure de l'organe 26, et la bague 22 est à son tour scellée au member 26, and the ring 22 is in turn sealed at
siège 14 par un joint torique 48 en nickel logé dans une feuillu- seat 14 by a nickel ring 48 housed in a sheet of paper.
re définie par un épaulement annulaire 50 dans le siège 14 adja- defined by an annular shoulder 50 in the seat 14 adja-
cent à l'épaulement 28. La coiffe 16 est isolée électroniquement de l'organe 26 par un disque annulaire 52 en mica et l'organe 26 The cap 16 is electronically isolated from the member 26 by an annular disc 52 made of mica and the member 26
est isolé électroniquement du siège 14 par une bague 54 en mica. is electronically isolated from the seat 14 by a ring 54 of mica.
La bague torique 44 en nickel est logée dans la gorge 46 sur l'or- The nickel ring 44 is housed in the groove 46 on the
gane 26 par l'intermédiaire d'un disque annulaire 56 en huile gra- 26 through an annular disk 56 in oil
phitée (graphite) et sur la bague 22 par l'intermédiaire d'un dis- (graphite) and on the ring 22 via a
que annulaire 58 en aluminium, la bague torique 48 étant logée de than annular 58 aluminum, the O-ring 48 being housed in
manière similaire sur l'épaulement 50 par l'intermédiaire d'un dis- similar way on the shoulder 50 via a
que annulaire 60 en huile graphitée et sur la bague 22 par l'inter- ring 60 in graphitized oil and on ring 22 through
médiaire d'un disque annulaire 62 en aluminium. Les disques en hui- median of an annular disc 62 aluminum. The discs are
le graphitée et en aluminium sont optionnels et peuvent, si on le graphite and aluminum are optional and can, if it is
désire, être omis.desire, to be omitted.
La cuve 10 est adaptée à un accumulateur du type à cathode inter- The tank 10 is adapted to an accumulator of the cathode type between
ne de telle manière que la matrice cathodique poreuse 38 est for- in such a way that the porous cathodic matrix 38 is
mée sur la surface extérieure de la borne 32, la toile 34 étant en- on the outer surface of the terminal 32, the wire 34 being
robée dans cette matrice et la toile 34 et la borne 32 agissant comme collecteur de courant cathodique. Le bottier 12 agit à son robed in this matrix and the fabric 34 and the terminal 32 acting as a cathode current collector. The box 12 acts to his
tour comme collecteur de courant anodique. tower as anodic current collector.
A la figure 2, les joints 44, 48 sont représentés plus en détail. In Figure 2, the seals 44, 48 are shown in more detail.
Ils sont en nickel et sont essentiellement identiques, chacun com- They are made of nickel and are essentially identical, each
prenant un tube extérieur fendu 64 en nickel qui a une forme de bo- taking a nickel-plated outer tube 64 made of nickel
bine toroïdale et présentant une fente longitudinale 66 le long de sa périphérie extérieure. Un ressort hélicoïdal à joints serrés 68 en nickel est logé à l'intérieur du tube 64 et s'étend le long de sa longueur. Le tube 64 forme une paire de flasques ductiles 70, toroidal groove and having a longitudinal slot 66 along its outer periphery. A nickel-tight helical coil spring 68 is housed within the tube 64 and extends along its length. The tube 64 forms a pair of ductile flanges 70,
72 par l'intermédiaire desquelles le point s'appuie contre l'orga- 72 through which the point leans against the organization
ne 26 et la bague 22 (joint 44) et contre la bague 22 et le siège 14 (joint 48). En pratique, on a trouvé que des joints en nickel de ce type disponibles sous la marque déposée "Helicoflex Type HN" de la Société Vakumet Products (Proprietary) limited, en Afrique No. 26 and the ring 22 (seal 44) and against the ring 22 and the seat 14 (seal 48). In practice, it has been found that nickel gaskets of this type available under the trademark "Helicoflex Type HN" from the company Vakumet Products (Proprietary) limited, in Africa
du Sud conviennent dans ce but.South are suitable for this purpose.
En se référant à la figure 3, l'accumulateur représenté est simi- Referring to FIG. 3, the accumulator shown is similar to
laire à l'accumulateur de la figure 1 sous de nombreux aspects et, to the accumulator of Figure 1 in many respects and,
sauf indication contraire, les mêmes pièces à la figure 3 sont dé- unless otherwise indicated, the same parts in Figure 3 are de-
signées par les mêmes numéros de référence qu'à la figure 1. Il signed by the same reference numbers as in Figure 1. It
existe cependant un certain nombre de différences de détails en- However, there are a number of differences in
tre les accumulateurs des figures 1 et 3 comme explicité ci-après. the accumulators of Figures 1 and 3 as explained below.
Ainsi, au lieu de reposer directement contre le siège 14 de bol- So, instead of sitting directly against seat 14 of
tier,comme représenté en 24 à la figure 1, la bague en alumine 22 repose contre le siège 14 par l'intermédiaire d'un prolongement tier, as shown in 24 in Figure 1, the alumina ring 22 rests against the seat 14 via an extension
vers le bas de la bague isolante 54. L'organe de fermeture 26 ser- towards the bottom of the insulating ring 54. The closing member 26 serves
re la bague 22 vers le bas, non pas contre un épaulement 28 comme the ring 22 down, not against a shoulder 28 like
représenté à la figure 1, mais contre l'épaulement 50 par l'inter- shown in Figure 1, but against the shoulder 50 through
médiaire du joint 48, le disque 60 en huile graphitée entre le joint 48 et l'épaulement 50 de la figure 1 étant omis à la figure 3. median of the gasket 48, the oil disc 60 graphited between the gasket 48 and the shoulder 50 of FIG. 1 being omitted in FIG.
La borne 32 à son tour est simplement soudée au sommet de l'orga- Terminal 32 in turn is simply soldered to the top of the body.
ne de fermeture 26 et ne fait pas saillie dans le tube 20. Au con- closing 26 and does not protrude into the tube 20.
traire, un tube de remplissage 74 passe vers le bas à travers l'or- milking, a filling tube 74 passes down through the or-
gane de fermeture 26 auquel il est soudé, et présente une fermetu- closure 26 to which it is welded, and has a closure
re pouvant être scellée (non représentée). Une barre collectrice de courant 76 en nickel, soudée au tube 74 en 78, passe vers le re able to be sealed (not shown). A nickel current busbar 76, welded to the tube 74 at 78, passes to the
bas dans une position centrale dans le tube 20 jusqu'à une posi- down in a central position in the tube 20 to a position
* tion voisine de l'extrémité fermée du tube 20. La toile 34 est omi-* adjacent to the closed end of the tube 20. The canvas 34 is omitted
se et; à sa place, la matrice 38 a un treillis de nickel 80 enro- se and; in its place, the matrix 38 has a lattice of nickel 80 enro-
bée dedans. Le treillis 80 est étendu à travers le volume de la ma- gaped in. The lattice 80 is extended through the volume of the material
trice et agit comme collecteur de courant cathodique, étant en con- trice and acts as a cathodic current collector, being in con-
tact avec la barre 76. Un boîtier annulaire en mèche 82 monté con- with the bar 76. An annular wick casing 82 mounted
venablement est disposé autour du tube 20, très peu écarté de ce- venably is arranged around the tube 20, very little
lui-ci,pour répartir par capillarité le matériau cathodique en so- it, to distribute by capillary the cathodic material in so-
dium fondu sur la surface extérieure du tube 20. L'espace anodi- melted dium on the outer surface of the tube 20. The anodized space
que entre le boîtier 82 et le tube 20 est optionnellement empli d'un matériau capillaire poreux convenable (non représenté) pour that between the housing 82 and the tube 20 is optionally filled with a suitable porous capillary material (not shown) for
aider à la répartition capillaire du sodium sur la S-u'pcó exté- to help the capillary distribution of sodium on the outer S-u'pcó
rieure du tube 20.the tube 20.
L'électrolyte en sel fondu et le sodium (36 et 40 à la figure 1) ne sont pas représentés à la figure 3. The molten salt electrolyte and sodium (36 and 40 in Figure 1) are not shown in Figure 3.
La gorge 46 de la figure 1 est remplacée par un épaulement annu- The groove 46 of FIG. 1 is replaced by an annular shoulder.
laire 84 formé par une feuillure dans l'organe 26, cette feuillu- 84 formed by a rabbet in the member 26, this leaflet
re recevant le joint 44 en butée avec l'épaulement 84. Le disque re receiving the seal 44 in abutment with the shoulder 84. The disc
56 en huile graphitée de la figure 1 est omis et le joint 44 repo- 56 graphitized oil of Figure 1 is omitted and the seal 44 repo
se directement contre l'épaulement 84. Le joint 58, au lieu d'ê- directly against the shoulder 84. The seal 58, instead of being
tre en aluminium comme à la figure 1, est en huile graphitée à la aluminum as in Figure 1, is in graphitized oil at the
figure 3.figure 3.
Un avantage de la construction de l'accumulateur représenté à la An advantage of the construction of the accumulator represented in
figure 3 est sa facilité d'assemblage. Le siège 14 de boîtier con- Figure 3 is its ease of assembly. The seat 14 of the housing
tenant la bague 54 en mica est soudé en 15 à la boite 12.1 du boî- holding the mica ring 54 is welded at 15 to the box 12.1 of the box.
tier à laquelle la base 13 et le boîtier en mèche 82 ont été sou- tier to which the base 13 and wick box 82 have been
dés; le joint 48, le disque ou joint 62 en aluminium et la bague dice; seal 48, aluminum disc or seal 62 and ring
22 en alpha-alumine (à laquelle le tube 20 a été préalablement sou- 22 in alpha-alumina (to which the tube 20 was previously subjected
dé au verre) sont introduits à leur tour en position, suivis par le disque ou joint 58 en huile graphitée et l'organe de fermeture 26 (auquel la borne 32 et le tube 74 ont été préalablement soudés avec la barre 76 et son treillis préalablement connectés au tube 74). Le disque 52 en mica et la coiffe 16 sont ensuite placés en position à leur tour. La coiffe de sommet 16 est ensuite chargée axialement vers l'intérieur (vers le bas à la figure 3) avec une by glass) are introduced in turn in position, followed by the disk or gasket 58 in graphitized oil and the closure member 26 (to which the terminal 32 and the tube 74 have been previously welded with the bar 76 and its lattice previously connected to the tube 74). The disk 52 mica and the cap 16 are then placed in position in turn. The crown cap 16 is then loaded axially inwards (downwards in FIG.
force suffisante pour donner aux ressorts des joints 44, 48 le de- sufficient force to give the springs joints 44, 48 the
gré approprié de compression élastique, et avec une force suffisan- appropriate elastic compression, and with sufficient force
te pour produire un fluage de leurs flasques 70, 72 en métal ducti- te to produce a creep of their flanges 70, 72 of ductile metal
le (figure 2). La coiffe de sommet 16 (à laquelle la borne 18 a été préalablement soudée) est finalement soudée en 86, avec les the (Figure 2). The crown cap 16 (to which the terminal 18 has been previously welded) is finally welded to 86, with the
joints 44, 48 sous compression, au siège 14 du boîtier. joints 44, 48 under compression, seat 14 of the housing.
Pour charger l'accumulateur, on peut instaurer le vide dans l'espa- To charge the accumulator, it is possible to install the vacuum in the space
ce anodique entre le boîtier 12 et le tube 20 par l'intermédiaire d'une ouverture convenable (non repésentée) pouvant être fermée à travers le boîtier 12, et un mélange convenable de poudre de fer, this anode between the housing 12 and the tube 20 via a suitable opening (not shown) which can be closed through the housing 12, and a suitable mixture of iron powder,
de poudre de chlorure de sodium et de poudre de chlorure d'alumi- of sodium chloride powder and aluminum chloride powder
nium-sodium peut être chargé à l'intérieur du tube 20 par l'inter- nium-sodium can be loaded inside tube 20 through
médiaire du tube 74.median of the tube 74.
L'accumulateur peut être amené a sa température de fonctionnement The accumulator can be brought to its operating temperature
pour souder la poudre de chlorure d'aluminium-sodium afin de for- to solder the aluminum-sodium chloride powder to form
mer un électrolyte et peut être chargé, la poudre de fer réagis- an electrolyte and can be charged, the iron powder reacts
sant avec le chlorure de sodium pour former FeCl2 et du sodium with sodium chloride to form FeCl2 and sodium
sous forme ionique traversant le tube 20 jusqu'au compartiment ano- in ionic form passing through the tube 20 to the anode compartment
dique entre le tube 20 et le boîtier 12, pour former le matériau between the tube 20 and the housing 12, to form the material
anodique constitué de sodium fondu. Un mélange de départ convena- anodic consisting of molten sodium. A proper starting mix
ble est chargé dans le tube 20 de manière que, après plusieurs cy- ble is loaded into the tube 20 so that after several cycles
cles charge/décharge, la matière poreuse 38 en fer se forme automa- charge / discharge, the iron porous material 38 is automatically formed
tiquement autour de la barre 76 et du treillis 80, imprégnée par l'électrolyte liquide fondu et en présence d'une faible quantité de chlorure de sodium en excès dans tous les stades de charge de l'accumulateur. On notera en particulier que les joints 44, 48 sont choisis et and around the bar 76 and lattice 80, impregnated with the molten liquid electrolyte and in the presence of a small amount of excess sodium chloride in all stages of charging the accumulator. It will be noted in particular that the seals 44, 48 are chosen and
sont comprimés pendant l'assemblage de sorte que, à toutes les tem- are compressed during assembly so that, at all times,
pératures auxquelles on s'attend à ce que l'accumulateur soit expo- temperatures at which the accumulator is expected to be expo-
sé, ern particulier de la température ambiante jusqu'à la températu- especially from room temperature to room temperature.
re de fonctionnement de l'accumulateur, les ressorts hélicoïdaux 68 sont comprimés élastiquement et pas déformés plastiquement, et re operation of the accumulator, the coil springs 68 are elastically compressed and not plastically deformed, and
de sorte que les flasques 70 (figure 2) sont déformées plastique- so that the flanges 70 (Figure 2) are deformed plastic-
ment. de cette manière, une étanchéité effective efficace est obte- is lying. in this way effective effective sealing is achieved
nue et, dans les essais qui ont été effectués sur des accumula- nude and, in the tests carried out on accumula-
teurs prototypes, comme représenté à la figure 3, il s'est pro- prototypes, as shown in Figure 3, it was
duit des défauts d'étanchéité aux joints 44, 48 à un taux infé- leaks at seals 44, 48 at a lower
rieur à 1%.less than 1%.
D'autres avantages comprennent un faible coût des joints qui sont disponibles dans le commerce et un alignement facile automatique Other benefits include low cost seals that are commercially available and easy automatic alignment
du tube 20 centralement dans le boîtier 12. of the tube 20 centrally in the housing 12.
En se référant maintenant aux figures 4A à 4C, on a représenté des Referring now to FIGS. 4A-4C, there are shown
variantes de l'ensemble d'étanchéité de la figure 3 et, sauf indi- variants of the sealing assembly of Figure 3 and, except
cation contraire, les mêmes numéros de référence sont utilisés pour les mêmes pièces aux figures 4A à 4C que ceux utilisés à la contrary cation, the same reference numerals are used for the same parts in Figures 4A to 4C as those used in the
figure 3. Aux figures 4A à 4C, on a représenté un détail correspon- FIG. 4A to 4C shows a corresponding detail of
dant au coin supérieur droit de la figure 3 et, dans chaque cas, in the upper right corner of Figure 3 and, in each case,
le détail est généralement référencé 86. the detail is generally referenced 86.
A la figure 4A, le joint 44 est représenté remplacé par un joint In FIG. 4A, seal 44 is shown replaced by a seal
88 du type à lèvre, espacé radialement vers l'intérieur et adja- 88 of the lip type, spaced radially inwards and adjacent to
cent à la périphérie extérieure de la surface inférieure de l'orga- cent at the outer periphery of the lower surface of the
ne de fermeture 26 dont il est solidaire, et s'étendant circonfe- no closure 26 of which it is integral, and extending circum-
rentiellement le long de cette périphérie. La lèvre de ce joint fait étanchéité axialement vers le bas contre la surface tournée roughly along this periphery. The lip of this seal seals axially down against the turned surface
vers le haut axialement de la bague 22 en alpha-alumine par l'in- upwards axially of the ring 22 alpha-alumina by the in-
termédiaire du joint 58 en huile graphitée, tel que représenté. intermediate of the gasket 58 in graphitized oil, as shown.
Dans le cas de la figure 4B, le joint 44 est maintenu et c'est au contraire le joint 48 qui est remplacé par un joint annulaire du type à lèvre, référencé 90 dans ce cas. La lèvre fait étanchéité In the case of Figure 4B, the seal 44 is maintained and it is instead the seal 48 which is replaced by an annular seal of the lip type, referenced 90 in this case. The lip is waterproof
axialement vers le haut contre la surface tournée vers le bas axia- axially upwards against the axially downward facing surface
lement de la bague 22, par l'intermédiaire du disque annulaire 62 the ring 22, via the annular disc 62
en aluminium, tel que représenté. Finalement, à la figure 4C, les deux joints 44, 48 sont remplacésaluminum, as shown. Finally, in FIG. 4C, the two seals 44, 48 are replaced
respectivement par les joints 88 et 90 du type représenté respecti- respectively by the seals 88 and 90 of the type respectively represented
vement aux figures 4A et 4B. A la figure 4C, un joint 92 du même type que les joints 44 et 48 et ayant la construction représentée a la figure 2 est prévu entre la surface supérieure tournée vers 4A and 4B. In FIG. 4C, a seal 92 of the same type as the seals 44 and 48 and having the construction shown in FIG. 2 is provided between the upper surface turned towards
le haut axialement de l'organe de fermeture 26 et la surface infé- the top axially of the closure member 26 and the lower surface
rieur tournée vers le bas axialement du disque.52 en mica, s'éten- the axially downward position of the disk.52 in mica, extends
dant circonférenciellement le long de leurs périphéries extérieu- circumferentially along their outer peripheries
res et espacé radialement vers l'intérieur et adjacent auxdites pé- radially inward and adjacent to the said
riphéries.riphéries.
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