FR2692077A1

FR2692077A1 - Accumulateurs à électrodes bipolaires.

Info

Publication number: FR2692077A1
Application number: FR9206942A
Authority: FR
Inventors: Bronoel Guy; Guy Bronoel; Potier Thierry; Thierry Potier; Tassin Noelle; Noelle Tassin
Original assignee: SORAPEC SA
Current assignee: SORAPEC SA
Priority date: 1992-06-03
Filing date: 1992-06-03
Publication date: 1993-12-03

Abstract

L'accumulateur est du type à électrodes bipolaires et est constitué essentiellement de deux demi-blocs (B1, B2) comportant chacun le même nombre d'éléments. Ces éléments sont électriquement en série dans chacun des demi-blocs (B1, B2) au moyen d'électrodes bipolaires (3, resp. 4). Les demi-blocs (B1, B2) comportent une électrode commune (11) à eux deux et de même polarité, et les électrodes extrêmes (7, resp. 8), de même polarité aussi, sont électriquement solidaires d'une même enveloppe électriquement conductrice (6).

Description

ACCUMULATEURS
A ELECTRODES BIPOLAIRES
L'invention se rapporte à des batteries ou accumulateurs bipolaires compacts, c'est-à-dire, à capacités équivalentes, de dimensions réduites par rapport aux accumulateurs classiques du même type.

L'utilisation d'électrodes bipolaires pour la réalisation d'accumulateurs tels que, par exemple, Ni-Cd,
Ni-Zn ou Ni-hydrures est particulièrement intéressante lorsqu'on veut obtenir des capacités peu élevées sous, au contraire, une tension globale importante. En effet, comme on ne peut raisonnablement, pour la plupart des utilisations, donner à la batterie des dimensions trop importantes, la capacité de la batterie est limitée au produit de l'aire maximale qu'on peut conférer aux électrodes par la capacité surfacique maximale de celles-ci. Ainsi par exemple, pour le couple Ni-Cd, il est généralement difficile d'obtenir pour l'électrode positive des capacités surfaciques supérieure à 50 mAh/cm2 ; d'autant que sil s'agit d'éléments étanches, la capacité surfacique de l'électrode négative qui lui est opposée devra atteindre 75 mAh/cm2, compte-tenu de la surcapacité nécessaire à la recombinaison. Des capacités surfaciques plus élevées pourraient être envisagées mais il conviendrait alors d'accepter des rendements matières actives dégradés. Dans ces conditions, avec une capacité surfacique de 50 mAh/cm2, on constate que les électrodes devraient avoir une surface utile de 20 dm2 pour obtenir une capacité totale de 100 Ah.

De telle dimensions pour une batterie peuvent etre rédhibitoires selon les utilisations visées. Pour de plus petites capacités, les problèmes sont identiques, puisque malheureusement les contraintes dimensionnelles sont plus fortes.

La présente invention va démontrer qu'il est possible, dans l'hypothèse d'un montage utilisant des électrodes bipolaires, d'au moins doubler la capacité de la batterie sans pour autant augmenter d'un facteur deux les dimensions de celle-ci.

L'invention concerne donc une batterie ou accumulateur à électrodes bipolaires, constituée de deux demi-blocs comportant chacun le même nombre d'éléments. Ces éléments sont mis électriquement en série dans chacun des demi-blocs au moyen d'électrodes bipolaires. Les demi-blocs comportent une électrode commune à eux deux et de même polarité, et leurs électrodes extrêmes de même polarité aussi sont rendues électriquement solidaires d'une même enveloppe conductrice, par exemple métallique.

L'enveloppe électriquement conductrice, appelée "carter" dans la suite de l'exposé, peut être constituée de plusieurs parties, par exemple en deux parties ou en trois parties, un couvercle, un corps central tubulaire et un fond, le tout fermé hermétiquement.

Le nombre d'éléments composant les demi-blocs peut être quelconque et choisi, s'il y a lieu, en fonction des voltages désirés. Ce nombre peut être par exemple de trois pour chaque demi-bloc (ce qui en tout correspond à une configuration à six éléments, six électrodes positives et six électrodes négatives), de quatre (huit éléments, huit électrodes positives et huit négatives), de dix (vingt éléments, vingt électrodes positives et vingt négatives > , etc...

L'accumulateur est avantageusement électriquement isolé vers l'extérieur à l'aide un revêtement isolant recouvrant l'enveloppe conductrice, en matière plastique par exemple, ou bien en étant logé dans un coffret étanche isolant, par exemple en matière plastique aussi.

L'invention sera mieux comprise en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs.

Dans ces dessins
- la figure 1 est une vue en coupe d'un accumulateurs selon l'invention, et
- la figure 2 est une vue simplifiée correspondant à la figure 1, dans une autre forme de montage.

La batterie représentée sur les figures est un une batterie Ni-Cd, qui comporte, à titre d'exemple, 3 éléments par demi-blocs, soit 6 éléments en tout et donc 6 électrodes positives et 6 électrodes négatives. Elle peut être de forme cylindrique ou parallélépipédique. Les électrodes négatives sont fixées sur des feuilles ou feuillards métalliques minces 1 en nickel ou en acier nickelé. Ces électrodes, positives 3 ou négatives 4 sont par exemple constituées comme décrit dans nos brevets nO 90.15885 et nO 91.00394 par des collecteurs du type mousse de nickel remplis par de la matière active propre à chaque polarité, par exemple du Ni(OH)2 pour l'électrode en Ni et du CdO pour l'électrode en Cd.

La fixation des électrodes sur les feuilles métalliques est réalisée par exemple par soudure des mousses métalliques sur ces feuilles minces.

Bien entendu et comme cela est bien connu, les électrodes de polarité opposée sont séparées dans un même élément par un séparateur 2 imbibé d'électrolyte. Ce séparateur peut être en feutre polymère, par exemple en polyamide.

Des cadres 5 assurent à la fois l'isolement électrique entre les feuilles métalliques et l'étanchéité des éléments. Une enveloppe métallique ou carter 6, par exemple en acier, assure le maintien mécanique de l'ensemble et notamment le serrage des cadres 5 d'étanchéité et d'isolement. Ce carter 6 peut être réalisé en deux parties, un couvercle 6B étant rendu solidaire, en particulier par soudage, de l'autre partie 6A en forme de cuve. Il est également possible, comme on le voit sur la figure 2, de réaliser le carter en trois parties, un couvercle (supérieur) 6B' et un fond (inférieur) 6B" respectivement étant alors rendus solidaires d'une pièce centrale tubulaire 6A. Dans tous les cas, il convient que les électrodes extrêmes 7 et 8 soient en bon contact électrique avec le carter dans ses parties extrêmes 6A et 6B, ou 6B' et 6B". Le contact peut être assuré par soudure des feuillards 1,9 (la référence 9 étant réservée aux feuillards d'extrémités) sur le carter 6 ou encore par fixation directe du collecteur des électrodes 7 et 8 respectivement sur les parois 6B' et 6B'' qui seront alors avantageusement nickelées sur leur surface interne.

Dans ces conditions, on constate que les deux électrodes situées aux extrémités de la batterie et qui sont de même polarité sont électriquement reliées au carter 6. Une borne 10 fixée sur le carter 6 aura donc la polarité des plaques extrêmes, qui peuvent être soit négatives (cas représenté sur la figure 1) soit positives.

En revanche, on constate que le collecteur médian 11 est commun à deux électrodes positives qui constituent les électrodes extrêmes de deux demi-blocs comportant chacun trois éléments en série. I1 est alors possible, grâce à un isolant électrique 12, de sortir une borne 13 directement reliée aux éléments 11 et qui par conséquent aura la polarité des électrodes médianes qui peuvent être soit positives (cas représenté à la figure 1), soit négatives.

I1 en résulte que la batterie ainsi constituée aura une tension globale égale à trois fois celle d'un élément et une capacité double de celle d'un élément.

Plus généralement le montage de n éléments par demi-bloc permettra de créer une tension globale égale à n fois celle d'un élément pour une capacité double.

Ce dispositif est évidemment plus compact que ne le seraient deux blocs indépendants mis électriquement en parallèle. De plus, dans ce dispositif le carter, en tant qu'enveloppe électriquement conductrice, permet à la fois la mise en commun d'une polarité et le maintien mécanique de l'ensemble.

Claims

REVENDICATIONS 1. Accumulateur à électrodes bipolaires, caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement de deux demi-blocs (B1,B2) comportant chacun le même nombre d'éléments, ces éléments étant électriquement en série dans chacun des demiblocs (B1,B2) au moyen d'électrodes bipolaires (3, resp. 4) et les demi-blocs (B1,B2) comportant une électrode commune (11) à eux deux et de même polarité, alors que leurs électrodes extrêmes (7, resp. 8), de même polarité aussi, sont électriquement solidaires d'une même enveloppe électriquement conductrice (6).
2. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode commune 1l est reliée à une des bornes (13) de l'accumulateur tandis que l'enveloppe électriquement conductrice (6) est reliée à l'autre borne (10).
3. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe électriquement conductrice (6) est constituée en deux parties (6A,6B).
4. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe électriquement conductrice (6) est constituée en trois parties (6A,6B',6B").
5. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'isolement électrique et l'étanchéité des éléments est assuré par des cadres (5).
6. Accumulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'enveloppe conductrice (6) assure le serrage des cadres (5) et le maintien mécanique de l'accumulateur.