FR2875996A1 - Boitier de composant electronique, et batterie et condensateur electrique a double couche comprenant un boitier de ce type - Google Patents
Boitier de composant electronique, et batterie et condensateur electrique a double couche comprenant un boitier de ce type Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne un boîtier de composant électronique comprenant une paroi isolante (1) qui définit un espace vide intérieur; une première plaque conductrice (3) reliée à une surface supérieure de la paroi; une seconde plaque conductrice (2) reliée à une surface inférieure de la paroi sans recouvrir totalement cette surface inférieure, et électriquement indépendante de la première plaque grâce à la paroi isolante; une borne extérieure (5) reliée à la partie non recouverte de la surface inférieure de la paroi, et électriquement indépendante de la seconde plaque; et un conducteur de connexion (4) disposé entre les surfaces supérieure et inférieure et reliant électriquement la première plaque à la borne.L'invention concerne également une batterie et un condensateur électrique à double couche comportant ce boîtier, ainsi qu'un dispositif électronique équipé de cette batterie ou de ce condensateur.
Description
La présente invention concerne, de manière générale, un boîtier de
composant électronique, tel qu'un boîtier de batterie pour batterie rechargeable,
par exemple, ainsi qu'un boîtier de condensateur électrique à double couche, une batterie et un condensateur électrique à double couche. Elle concerne plus précisément un boîtier de batterie de type mince et une batterie pour un appareil électronique de petites dimensions, tel qu'un téléphone cellulaire, et un boîtier de condensateur électrique à double couche et un condensateur électrique à double couche pour une alimentation électrique auxiliaire d'une mémoire à semi-conducteur ou une source d'énergie de secours d'un appareil électronique de faibles dimensions, entre autres.
Au cours des dernières années, le développement rapide des appareils portables dont des exemples types sont le téléphone cellulaire, l'ordinateur portable et le magnétoscope à caméra intégrée, a fait de la miniaturisation en termes de taille et de poids une plus grande nécessité, en particulier dans le domaine des batteries et des composants électroniques.
Simultanément, les besoins croissants en batteries ont entraîné un accroissement des recherches visant à réduire la taille et le poids des batteries tout en augmentant la densité d'énergie de celles-ci. En particulier, les recherches dans le domaine des batteries au lithium ont été intensifiées et, actuellement, les batteries au lithium sont devenues une source d'énergie préférée pour les appareils portables.
Les batteries comportent habituellement une électrode positive et une électrode négative séparées par un isolant; elles sont placées dans un bac en métal fermé hermétiquement qui contient une solution électrolytique.
L'électrode positive d'une batterie au lithium peut être obtenue par l'addition d'une matière électriquement conductrice à un oxyde métallique servant de matière active d'électrode positive. Par exemple, le cobaltite de lithium (LiCoO2) ou le manganate de lithium (LiMn2O4) peut être utilisé pour la matière active d'électrode positive, et du noir d'acétylène (AB) ou du graphite peut être employé pour la matière conductrice. L'électrode négative de la batterie peut être obtenue par la solidification d'une matière active, telle qu'un oxyde composite de titane et de lithium, comme le titanate de lithium (Li4Ti5O12) , du graphite ou du carbone amorphe, avec une résine. L'électrode négative est produite d'une manière similaire par l'addition et le mélange d'un liant, tel qu'un polytétrafluoréthylène ou un poly(fluorure de vinylidène) à la matière active pour former une bouillie, puis par le moulage de cette dernière sous la forme d'une configuration donnée d'électrode négative, par exemple sous la forme d'une feuille. Un élément séparateur, sous la forme d'un non-tissé ou d'un film microporeux de fibre polyoléfine ayant une température de résistance à la chaleur d'environ 150 C, est interposé entre les électrodes, et une solution électrolytique appropriée est prévue. Une solution électrolytique appropriée sera décrite plus loin.
Dans cette batterie au lithium, la tension de charge/décharge de l'électrode positive est approximativement de 4 V, tandis que la tension de charge/décharge de la matière active d'électrode négative est d'environ 0 V, de sorte qu'une tension de décharge élevée d'environ 3,5 V est obtenue.
Sur la figure 1 de l'art antérieur, la batterie C fermée hermétiquement comporte un boîtier d'électrode positive 11 pourvu d'une électrode positive lla formée d'acier inoxydable, par exemple, et une plaque d'obturation métallique 12 en vis-à-vis pourvue d'une électrode négative 12a formée d'acier inoxydable, par exemple, dans un récipient formé par une liaison par matage mutuel du bord du boîtier d'électrode positive 11 et du bord de la plaque d'obturation 12 et à l'aide d'une matière formant joint d'étanchéité 15, un électrolyte contenu dans une feuille isolante 14 étant interposé entre l'électrode positive lla et l'électrode négative 12a. La charge et la décharge au niveau de l'électrode positive lla et de l'électrode négative 12a sont réalisées par l'intermédiaire d'éléments extérieurs formant bornes de connexion E reliés au boîtier d'électrode positive 11 et à la plaque d'obturation 12. Cette structure est décrite dans la demande de brevet japonais publiée avant examen sous le numéro JPA 2000-106195, qui décrit également un condensateur électrique à double couche ayant une structure similaire.
La figure 2 de l'art antérieur représente une batterie D de type plat à électrolyte solide utilisant un électrolyte solide comme élément de batterie. Dans cette structure, les surfaces supérieure et inférieure d'un bâti en céramique 16 sont obturées par une plaque formant couvercle 17 et une plaque de base 18 pour définir une partie creuse comportant un corps électrolytique solide 14, une électrode positive llb et une électrode négative 12b. Les électrodes sont respectivement reliées électriquement à la plaque de base 18 et à la plaque formant couvercle 17 sur des côtés opposés de l'électrolyte solide 14, dans un bac fermé hermétiquement. Dans la batterie à électrolyte solide D, des couches métallisées sont formées sur les surfaces supérieure et inférieure du bâti en céramique 16 afin de lier la plaque de base 18 et la plaque formant couvercle 17 au bâti en céramique 16 par l'intermédiaire d'une matière conductrice (non représentée), telle qu'un métal d'apport en argent. La borne de connexion électrique E est également prévue. Cette structure est décrite dans la demande de brevet japonais publiée avant examen sous le numéro JP-A 5780656 (1982). De plus, dans la demande de brevet japonais publiée avant examen sous le numéro JP-A 2001-216952, pour éviter l'utilisation d'une borne de connexion électrique E, il est décrit une batterie ou un condensateur électrique à double couche comportant une matière active servant d'électrode positive et d'électrode négative, un électrolyte et un bac destiné à recevoir ces éléments, le bac se composant d'un récipient creux et d'une plaque d'obturation, une première électrode s'étendant depuis une surface inférieure intérieure du récipient creux jusqu'à une surface inférieure extérieure de celui-ci, et une seconde électrode s'étendant depuis une surface supérieure du récipient creux jusqu'à sa surface inférieure extérieure, pour qu'ainsi la surface inférieure extérieure du récipient creux soit reliée à une électrode d'une carte à circuit électrique extérieure.
Les tentatives de l'art antérieur posent plusieurs problèmes, tels que fuite de l'électrolyte, dégradation, corrosion ou détérioration du boîtier ou du bac par les nouvelles solutions électrolytiques à hautes performances, et connexions extérieures difficiles. D'autres tentatives antérieures pour remédier à ces problèmes sont décrites dans les demandes de brevet japonais publiées avant examen sous les numéros JP-A 2002-50551 et JP-A 2003-100569.
La présente invention concerne un boîtier de composant électronique comprenant une paroi isolante comportant une première couche conductrice formée sur la totalité du périmètre de l'une de ses surfaces et une seconde couche conductrice formée sur la totalité du périmètre de son autre surface; une électrode formée au niveau d'une partie périphérique de l'autre surface et électriquement indépendante de la seconde couche conductrice; une borne extérieure reliée à l'électrode; et un conducteur de connexion s'étendant de la première couche conductrice à l'électrode; une première plaque conductrice étant reliée à une surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante par l'intermédiaire de la première couche conductrice; et une seconde plaque conductrice étant reliée à une surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante par l'intermédiaire de la seconde couche conductrice.
Plus précisément, selon l'un des aspects de la présente invention, il est proposé un boîtier de composant électronique caractérisé en ce qu'il comprend: une paroi isolante comportant une surface d'extrémité supérieure et une surface d'extrémité inférieure et définissant un espace vide intérieur; une première plaque conductrice reliée à la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante; une seconde plaque conductrice reliée à la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante de façon que la surface d'extrémité inférieure présente une partie non recouverte par la seconde plaque conductrice, la seconde plaque conductrice étant électriquement indépendante de la première plaque conductrice grâce à la paroi isolante; une borne extérieure reliée à la partie non recouverte de la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante, la borne extérieure étant électriquement indépendante de la seconde plaque conductrice; et un conducteur de connexion disposé entre la surface d'extrémité inférieure et la surface d'extrémité supérieure suivant un trajet situé à l'intérieur de la paroi isolante ou un trajet situé sur une surface extérieure de la paroi isolante et reliant électriquement la première plaque conductrice et la borne extérieure.
L'invention concerne également des batteries et des composants électroniques montés dans ce boîtier.
Ce qui précède, ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention, ressortira plus clairement de la description détaillée suivante de modes de réalisation donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un exemple de batterie ou de condensateur fermé(e) hermétiquement de l'art antérieur; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un exemple d'une batterie à électrolyte solide de l'art antérieur; les figures 3, 4 et 5 sont des vues montrant un boîtier de composant électronique selon un premier mode de réalisation de la présente invention, la figure 3 étant une vue en coupe transversale du boîtier, la figure 4 étant une vue complète en plan de dessus du boîtier dont une première plaque conductrice a été ôtée, et la figure 5 étant une vue complète en plan de dessous du boîtier; les figures 6 et 7 sont des vues partielles en coupe transversale et réalisées à une échelle agrandie de parties de la figure 3, la figure 6 étant une vue partielle en coupe transversale et à une échelle agrandie de la partie inférieure droite de la figure 3, et la figure 7 étant une vue partielle en coupe transversale et à une échelle agrandie de la partie supérieure droite de la figure 3; la figure 8 est une vue en coupe transversale d'une batterie ou d'un condensateur électrique à double couche selon le premier mode de réalisation de l'invention; les figures 9 à 11 sont des vues montrant un boîtier de composant électronique selon un second mode de réalisation de la présente invention, la figure 9 étant une vue en coupe transversale, la figure 10 étant une vue en plan de dessus du boîtier dont la première plaque conductrice a été ôtée, et la figure 11 étant une vue en plan de dessous; les figures 12 et 13 sont des vues partielles en coupe transversale et réalisées à une échelle agrandie de parties de la figure 9, montrant des détails semblables à ceux des figures 6 et 7; la figure d'une batterie couche selon l'invention; la figure transversale14 est une vue en coupe transversale ou d'un condensateur électrique à double second mode de réalisation de procédé de montage électrique à double la figure 16 à et le est une vue partielle en coupe une échelle agrandie, expliquant un de la batterie ou du condensateur couche; est une vue partielle en coupe transversale et à une échelle agrandie, expliquant un autre procédé de montage de la batterie ou du 35 condensateur électrique à double couche; et la figure 17 est une vue en perspective montrant un exemple d'un dispositif électrique utilisant la batterie ou le condensateur électrique à double couche.
Des modes de réalisation préférés de l'invention vont maintenant être décrits en référence aux dessins.
Les termes dessus, dessous, supérieur, inférieur, latéral, vertical et horizontal se rapportent à des positions sur les dessins et non à des positions réelles d'utilisation des objets de l'invention.
Les figures 3, 4 et 5 sont des vues montrant un boîtier de composant électronique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. Plus précisément, la figure 3 est une vue en coupe transversale du boîtier, la figure 4 une vue complète en plan de dessus du boîtier dont une première plaque conductrice 3 a été ôtée, et la figure 5 une vue complète en plan de dessous du boîtier. En référence à ces figures, un boîtier de composant A comprend une paroi isolante 1 comportant une surface d'extrémité supérieure et une surface d'extrémité inférieure et définissant un espace vide intérieur, une première plaque conductrice 3 formée de métal et reliée à la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1, et une seconde plaque conductrice 2 formée de métal et reliée à la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante 1. Une partie creuse ou ouverte la ayant une forme voulue, telle que rectangulaire, polygonale ou cylindrique, est formée à l'intérieur de la paroi isolante 1. La paroi isolante 1 comporte une première couche conductrice lb formée sur la totalité du périmètre de sa surface d'extrémité supérieure, et une seconde couche conductrice le formée sur la totalité du périmètre de sa surface d'extrémité inférieure. Une électrode ld, voir figures 4 et 5, formée au niveau de la partie périphérique de la surface inférieure de la paroi isolante 1 est électriquement indépendante de la seconde couche conductrice 1c. Une borne de connexion extérieure 5 est reliée électriquement à l'électrode ld, et un conducteur de connexion 4 relie la première couche conductrice lb à l'électrode ld. La seconde plaque conductrice 2 est reliée à la paroi isolante 1 par l'intermédiaire de la seconde couche conductrice lc, tandis que la première plaque conductrice 3 est liée à la paroi isolante 1 par l'intermédiaire de la première couche conductrice lb. La paroi isolante 1 peut être formée de céramique, de résine ou de verre. Elle peut, en outre, avoir une structure telle qu'une périphérie d'un corps métallique est revêtu d'une couche isolante. La paroi isolante 1 peut, vue en plan, avoir une forme rectangulaire, circulaire ou polygonale. Dans le cas d'une forme rectangulaire, la conception d'une carte à circuit dont la configuration de composants est conçue de façon que sa surface de montage soit divisée en zones rectangulaires est facilitée. Dans le cas d'une forme polygonale, un boîtier de forme libre pouvant être disposé dans la zone restante de la carte à circuit dans laquelle des composants sont disposés peut être réalisé. Dans le cas d'une forme circulaire, une résistance à une pression extérieure est meilleure. En ce qui concerne la première plaque conductrice 3, il suffit que sa surface inférieure au moins soit électriquement conductrice. Quant à la seconde plaque conductrice 2, il suffit que des parties au moins de sa surface supérieure et de sa surface inférieure soient électriquement conductrices, et que les parties électriquement conductrices de ses surfaces supérieure et inférieure soient reliées électriquement entre elles. La première plaque conductrice 3 et la seconde plaque conductrice 2 peuvent être liées à la paroi isolante 1 par un adhésif résineux ou un adhésif résineux conducteur contenant des particules conductrices, ou une substance similaire. De préférence, la seconde plaque conductrice peut s'étendre à l'extérieur à partir de la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante 1. Le conducteur de connexion 4 peut être un conducteur disposé séparément d'une surface extérieure de la paroi isolante 1 et qui relie électriquement la première plaque conductrice et la borne extérieure 5.
Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe transversale et à une plus grande échelle de parties de la figure 3. Plus précisément, la figure 6 montre les parties de liaison de la paroi isolante 1 à la seconde plaque conductrice 2 et à la borne de connexion extérieure 5, au niveau de la partie inférieure droite de la figure 3, et la figure 7 montre la partie de liaison de la paroi isolante 1 à la première plaque conductrice 3, au niveau de la partie supérieure droite de la figure 3. Sur les figures 6 et 7, la référence 5a désigne une matière conductrice reliant la seconde plaque conductrice 2 et la borne de connexion extérieure 5 à la paroi isolante 1, la référence K désigne une couche de nickel, la référence Ll désigne une couche d'aluminium formée sur la première plaque conductrice 3, la référence L2 désigne une couche d'aluminium formée sur la seconde plaque conductrice 2, et la référence Pl désigne une couche d'alliage aluminium-nickel. Les autres parties identiques à celles des figures 3, 4 et 5 sont désignées par les mêmes références que sur ces figures.
De préférence, dans le boîtier A présentant la configuration ci-dessus, la seconde plaque conductrice 2 est pourvue d'une couche d'aluminium L2 formée sur sa surface en contact avec la paroi isolante 1, la seconde plaque conductrice 2 étant reliée à la paroi isolante 1 par l'intermédiaire d'une couche conductrice 5a contenant une couche d'alliage aluminium-nickel ou une couche d'aluminium et reliée à la paroi isolante 1 et à la seconde couche conductrice lc.
De préférence également, dans le boîtier A de la figure 3, la première plaque conductrice 3 est pourvue d'une couche d'aluminium L1 formée sur sa surface reliée à la paroi isolante 1, la première plaque conductrice 3 étant reliée à la paroi isolante par l'intermédiaire d'une couche d'alliage aluminium-nickel Pl ou d'une couche d'aluminium P2 formée au niveau de la partie reliée à la paroi isolante 1 et par l'intermédiaire de la première couche conductrice lb. La figure 8 représente en coupe transversale une batterie B montée dans le boîtier A, selon le premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 8, la référence B-1 désigne une plaquette formant électrode positive qui est placée sur la surface supérieure ou intérieure de la seconde plaque conductrice 2 et qui est reliée électriquement à celle-ci, la référence B-3 désigne une feuille isolante, la référence B-4 désigne une solution électrolytique, et la référence B-2 désigne une plaquette formant électrode négative qui est placée sur la surface inférieure ou intérieure de la première plaque conductrice 3 à laquelle elle est reliée électriquement, et qui est séparée de la plaquette formant électrode positive B-1 par la feuille isolante B-3. Sur les figures 3 à 8, le conducteur de connexion 4 est réalisé à l'aide des techniques connues permettant de former un conducteur traversant ou un trou conducteur disposé à l'intérieur de la paroi isolante 1. Dans ce mode de réalisation, le conducteur de connexion 4 est réalisé sous la forme d'un conducteur traversant ou par l'intermédiaire d'un trou conducteur disposé à l'intérieur de la paroi isolante 1.
Les figures 9 à 14 représentent un second mode de réalisation de l'invention. Ces figures correspondent respectivement aux figures 3 à 8, de sorte que les éléments identiques sont désignés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, la référence P2 désigne une couche d'aluminium située au niveau de la liaison de la seconde plaque conductrice 2 et de la paroi isolante 1, ou au niveau de la liaison de la première plaque conductrice 3 et de la paroi isolante 1.
Sur les figures 9 à 14, le conducteur de connexion 4 entre la première couche conductrice lb et l'électrode ld est un conducteur dit en créneau (castellation) réalisé par une méthode connue qui consiste à former une gorge sur une surface latérale de la paroi isolante 1. Comme cela a été décrit précédemment, le conducteur de connexion 4 visible sur les figures 3 à 8 est réalisé sous la forme d'un conducteur traversant ou d'un trou conducteur disposé à l'intérieur de la paroi isolante 1. D'un point de vue fonctionnel, le conducteur de connexion 4 peut se présenter sous l'une ou l'autre forme ou sous une forme mixte, sa forme étant une question de choix de conception. Par exemple, lorsque la paroi isolante 1 est composée de plusieurs couches, le conducteur de connexion peut être un conducteur traversant de la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1 jusqu'à un point intermédiaire à partir duquel il se dirige vers la surface latérale, pour ressortir sous la forme d'un conducteur en créneau sur surface latérale.
Au cours du processus de formation du mode de réalisation comportant le conducteur en créneau où la borne de connexion extérieure 5 est reliée à l'électrode ld, la matière de brasage 5a, par exemple un métal d'apport en argent (Ag), ou une matière similaire, coule le long de la gorge en créneau sur surface latérale pour former le conducteur 4, voir figure 12, et risque de manquer un peu pour lier solidement la borne de connexion extérieure 5 à l'électrode ld. Toutefois, lorsque le conducteur en créneau sur surface latérale est relié au conducteur intercouche et à un conducteur traversant qui se transforme en créneau à partir de ce point intermédiaire, il est possible d'éviter des problèmes, tels qu'une insuffisance de matière de brasage 5a. En d'autres termes, lorsque le conducteur en créneau est formé uniquement sur un côté inférieur de la paroi isolante 1 et est relié au conducteur traversant par l'intermédiaire du conducteur intercouche, comme la longueur du conducteur en créneau exposée sur la surface latérale est courte, il est facile de gérer la quantité de matière de brasage.
Le paroi isolante 1 du boîtier de batterie A est formée d'alumine (Al2O3) frittée, de mullite (3Al2O3.2SiO2) frittée, de nitrure d'aluminium (A1N) fritté, de vitrocéramique ou d'une matière similaire. A titre d'exemple, une paroi isolante 1 formée d'alumine frittée peut être produite par un mélange de composants connus, tels qu'un liant organique approprié, un solvant approprié et une matière de base en poudre d'oxyde d'aluminium (Al203), d'oxyde de silicium (SiO2) , d'oxyde de magnésium (MgO), d'oxyde de calcium (CaO) ou d'une matière similaire, pour former une bouillie. La bouillie est transformée en une feuille crue de céramique (appelée feuille crue ci-après) par la méthode de la raclette ou la méthode de la calandre à enduire, et découpée selon les dimensions requises.
Puis, sur chacune d'un nombre prédéterminé de feuilles crues, la partie creuse ou ouverte la et un trou pour le conducteur 4 ou un trou pour former un conducteur en créneau sur surface latérale 4 sont formés par un procédé de perforation approprié. Une pâte métallique contenant principalement une poudre d'un métal à point de fusion élevé, tel que le tungstène (W), est appliquée par impression à des parties prédéterminées de la feuille crue pour former une couche de pâte métallique destinée à devenir les première et seconde couches conductrices lb et lc, l'électrode ld ou le conducteur de connexion 4. Les feuilles sont ensuite stratifiées, soumises à un processus de découpage approprié, et cuites à une température d'environ 1600 C, pour ainsi produire la paroi isolante 1.
De préférence, les surfaces exposées des première et seconde couches conductrices lb et lc, de l'électrode ld et du conducteur de connexion 4 formés sur la paroi isolante 1 sont revêtues d'un métal ayant une excellente résistance à la corrosion et une excellente mouillabilité visà-vis du métal d'apport; il peut s'agir, à titre d'exemple, d'une couche de nickel (Ni) ayant une épaisseur de 1 à 12 m, appliquée par une méthode de placage, ou une méthode similaire. Il est ainsi possible d'éviter une corrosion par oxydation et de faire en sorte que la mouillabilité à l'égard de la matière de brasage 5a permette de former un ménisque de métal d'apport ayant une taille requise.
Lorsque l'épaisseur de la couche de Ni est inférieure à 1 m, il est difficile d'éviter une corrosion par oxydation des conducteurs respectifs formés par métallisation, et les performances en termes de conduction des couches conductrices se détériorent plus facilement. En revanche, lorsque l'épaisseur de la couche de Ni est supérieure à 12 m, il faut plus de temps pour réaliser le placage et le rendement de production en série diminue.
Dans le boîtier de batterie A des figures 3 à 8, la paroi isolante 1 est résistante à une détérioration par une solution électrolytique B-4 qui contient, entre autres, un solvant organique et un acide, et des impuretés dissoutes provenant de la paroi isolante 1 ne risquent pas de se mélanger à la solution électrolytique B-4 et d'altérer cette dernière. En outre, lorsque la paroi isolante 1 est formée d'AIN fritté, un transfert de la chaleur générée en cours de cette opération peut s'effectuer pour évacuer celle-ci par rayonnement à l'extérieur de manière efficace, et la qualité de la solution électrolytique B-4 ne varie pratiquement pas sous l'effet de la chaleur.
De préférence, la seconde plaque conductrice 2 est formée d'un alliage à base de fer, tel qu'un alliage fer (Fe)-nickel (Ni)-cobalt (Co) ou un alliage Fe-Ni, dont le coefficient de dilatation thermique est semblable à celui de la paroi isolante 1. A titre d'exemple, la seconde plaque conductrice 2 peut être produite par découpage d'une plaque de métal ayant une épaisseur de 0,2 à 0,5 mm selon des dimensions voulues pour définir la partie creuse ou ouverte la de la paroi isolante 1, et application en revêtement sur la plaque de métal de la couche de nickel K, voir figure 12, qui a une épaisseur de 2 à 5 m, par un procédé de placage. Lorsque la seconde plaque conductrice 2 est liée sur la totalité du périmètre de la surface inférieure de la paroi isolante 1, elle ferme hermétiquement la partie creuse ou ouverte la et joue également le rôle d'une électrode positive à laquelle la plaquette formant électrode positive B-1 est liée, voir figure 14.
Le fait que la seconde plaque conductrice intégrée 2 serve également d'électrode positive, permet de diminuer la résistance comparativement au cas où la plaquette formant électrode positive B-1 est reliée à une électrode positive par l'intermédiaire d'un conducteur de câblage interne, ou d'un organe similaire, de réduire la résistance interne de la batterie B, d'éviter des pertes par résistance et d'empêcher la production de chaleur. De plus, étant donné qu'un rayonnement de la chaleur de la seconde plaque conductrice 2 vers, par exemple, un circuit de refroidissement électronique extérieur, ou un élément similaire, est possible, l'effet de refroidissement sur la batterie B est meilleur.
Comme la plaque 2, la borne de connexion extérieure 5 est formée par découpage aux dimensions requises d'une plaque en alliage à base de fer dont le coefficient de dilatation thermique est semblable à celui de la paroi isolante 1. La borne de connexion extérieure 5 est de préférence revêtue de la couche de nickel K qui a une épaisseur de 2 à 5 m, par le procédé de placage. Puis, la borne de connexion extérieure 5 est liée à l'électrode ld de la paroi isolante 1 par l'intermédiaire de la matière de brasage 5a constituée d'un métal d'apport Ag, ou d'une matière similaire. Lorsqu'elle est liée à l'électrode ld, une partie d'extrémité de la borne 5 s'étend à l'extérieur de la surface inférieure de la paroi isolante 1. Quand la seconde plaque conductrice 2 et la borne de connexion extérieure
5 sont réalisées, selon la manière préférée, à l'aide de plaques de métal ayant la même épaisseur, la surface inférieure de la seconde plaque conductrice 2 est située au même niveau que la surface inférieure de la borne de connexion extérieure 5, ce qui facilite le montage et la connexion de la seconde plaque conductrice 2 et de la borne de connexion extérieure 5 sur une électrode de connexion d'une carte à circuit électrique extérieure par le procédé de montage en surface.
Pour relier la batterie B comportant le boîtier de batterie A à une carte à circuit électrique extérieure, il est préférable que soient prévues préalablement sur cette dernière une électrode de connexion correspondant à la totalité de la surface arrière (surface inférieure) de la seconde plaque conductrice 2 et une électrode de connexion correspondant à la borne de connexion extérieure 5, mais la configuration de la seconde plaque conductrice 2 peut être telle qu'une partie 5' s'étendant vers l'extérieur à partir de celle-ci est conçue pour avoir la même surface que la borne de connexion extérieure 5. Dans ce cas, il est préférable de former, autour de la partie 5' à connecter qui s'étend vers l'extérieur, un élément en résine, par exemple, faisant obstacle à l'écoulement du métal d'apport, afin que celui-ci ne coule pas trop du côté arrière de la seconde plaque conductrice 2.
De plus, lorsque la seconde plaque conductrice 2 et la borne de connexion extérieure 5 comportent des parties qui s'étendent à l'extérieur de la surface inférieure de la paroi isolante 1, il est possible de lier les portions d'extrémité de ces parties respectives aux électrodes de connexion de la carte à circuit électrique extérieure, ce qui permet de contrôler visuellement l'état de la liaison. En outre, comme ces parties qui s'étendent à l'extérieur possèdent une élasticité, la batterie B peut difficilement être déconnectée de la carte à circuit électrique extérieure.
Du fait que la paroi isolante 1 munie du conducteur de conduction 4 est plus facile à former par le procédé de stratification de feuilles crues et que des plaques métalliques de mêmes dimensions sont utilisées, il est possible de faire en sorte que la surface inférieure de la seconde plaque conductrice 2 qui joue également le rôle d'électrode positive et la surface inférieure de la borne de connexion extérieure 5 qui joue également le rôle d'électrode négative, puisqu'elle est reliée électriquement à la première plaque conductrice 3, soient situées au même niveau l'une par rapport à l'autre ou dans le même plan horizontal. Ceci permet donc de réaliser des fermetures qui peuvent être métallisées pour assurer une plus grande résistance de liaison et faciliter la liaison de la seconde plaque conductrice 2 par l'intermédiaire de la seconde couche conductrice le et la liaison de la borne de connexion extérieure 5 par l'intermédiaire de l'électrode ld, d'où un boîtier de batterie A permettant d'atteindre une productivité élevée.
La surface supérieure de la seconde plaque conductrice 2 est liée à la surface intérieure de la paroi isolante 1, définissant la partie creuse ou ouverte la, par la couche d'aluminium L2 résistante à l'électrolyte, voir figures 6, 12 et 14, qui a une épaisseur de 1 à 15 m et qui est formée par un procédé de pulvérisation cathodique, par exemple. La formation de la couche d'aluminium L2 de cette manière permet d'empêcher efficacement une dissolution du Ni de la couche de nickel K, du W de la seconde couche conductrice ic et de l'électrode ld, qui constitue un élément métallique, et du métal de la seconde plaque conductrice 2 dans la solution électrolytique B-4 sous l'effet des variations de tension entre la charge et la décharge.
Autrement dit, la couche d'aluminium L2 agit pour protéger les parties électriquement conductrices contre une corrosion due à la solution électrolytique B-4 formée par dissolution d'un sel de lithium, tel que le 2875996 19 tétrafluoroborate de lithium, ou d'un acide, tel que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique ou l'acide nitrique, dans un solvant organique, tel que le diméthoxyéthane ou le carbonate de propylène. Il est préférable que l'épaisseur de la couche d'aluminium L2 soit de 1 à 15 gm, car, si elle est inférieure à 1 gm, il est difficile d'empêcher une corrosion par la solution électrolytique B-4, et les performances de cette dernière se détériorent plus facilement. En revanche, si cette épaisseur est supérieure à 15 gm, la formation de la couche d'aluminium L2 prend plus de temps et la productivité diminue en conséquence.
Le procédé de pulvérisation cathodique mentionné précédemment est un procédé connu qui fait appel à un phénomène par lequel, lorsque des ions d'argon (Ar) ou similaires sont amenés à entrer en collision avec la surface d'une cible, sous la forme d'aluminium en granulés, située dans un espace en dépression et que des atomes d'aluminium sont ainsi émis à partir de la surface de l'aluminium dans l'espace, ces atomes d'aluminium se fixent à la surface d'un objet situé à proximité. Le procédé de pulvérisation cathodique est l'un des procédés les plus performants pour former la couche d'aluminium L2, car il permet de former une couche ou un film très dense. La couche d'aluminium L2 peut également être formée par un autre procédé connu, tel que dépôt chimique en phase vapeur, fusion ou placage.
La première plaque conductrice 3 est formée d'un alliage à base de fer, tel qu'un alliage Fe-Ni-Co ou un alliage Fe-Ni. La première couche conductrice 3 est produite par découpage d'une plaque de métal ayant une épaisseur de 0,2 à 0,5 mm suivant une forme adaptée à la forme extérieure de la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1, par revêtement avec la couche de nickel K ayant une épaisseur de 2 à 5 gm par le procédé de placage, puis par revêtement successif d'au moins la surface inférieure de la première plaque conductrice 3 avec la couche d'aluminium Ll ayant une épaisseur de 1 à 15 gm par le procédé de pulvérisation cathodique.
Il est préférable que l'épaisseur de la couche d'aluminium L1 soit de 1 à 15 m, car si elle est inférieure à 1 m, il est difficile d'éviter une corrosion et une détérioration des performances de la solution électrolytique B-4. En revanche, si cette épaisseur est supérieure à 15 m, la formation de la couche d'aluminium Ll prend beaucoup de temps, d'où une baisse de la productivité et une augmentation indésirable de la température de soudage.
Il est en outre préférable, comme cela est visible sur les figures 15 et 16, qu'une nervure périphérique ou saillante P ayant une section transversale triangulaire ou trapézoïdale et une hauteur dans la plage de 10 à 30 gm soit formée dans ou sur la première plaque conductrice 3, au niveau du point de liaison prévu avec la première couche conductrice lb. Lors de la liaison de la première plaque conductrice 3 sur la première couche conductrice lb, la nervure P sert d'élément directeur d'énergie. Dans le cas d'un soudage par résistance, ceci permet de réaliser une soudure fiable en peu de temps, grâce à une augmentation rapide de la température de soudage jusqu'à une valeur prédéterminée. Dans le cas d'un soudage par ultrasons, la nervure saillante P est modérément comprimée dans la couche conductrice sous l'effet d'une pression exercée au niveau de sa pointe et de l'application d'ondes ultrasonores. Ceci permet de réaliser une liaison fiable même si les surfaces opposées ne sont pas parfaitement planes.
La nervure saillante P peut être formée au niveau d'une partie liée à la première couche conductrice lb sur le bord extérieur de la première plaque conductrice 3 par moulage de cette dernière par compression, par
exemple.
Il convient de rappeler que, pour relier la première plaque conductrice 3 à la première couche conductrice lb, la surface de la première couche conductrice lb qui a une épaisseur de 10 à 20 m, est conformée pour correspondre à la forme de la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1, sur la totalité du périmètre autour de la partie creuse ou ouverte la de la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1. Elles sont successivement revêtues de la couche de nickel K qui a une épaisseur de 1 à 12 gm et de la couche d'aluminium qui a une épaisseur de 1 à 15 gm, puis la première plaque conductrice 3 est placée sur la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1 de façon que la surface de sa couche d'aluminium L1 corresponde à la première couche conductrice lb, après quoi elles sont liées par un procédé tel que le procédé de soudage continu, comme sur la figure 15, le procédé de soudage par points, ou le procédé de liaison par ultrasons, comme sur la figure 16. Le revêtement de la surface de la première couche conductrice lb par la couche d'aluminium est préférable pour lier la première plaque conductrice 3 à la première couche conductrice lb par le procédé de liaison par ultrasons.
En référence à la figure 15, le procédé de soudage continu est un procédé connu permettant de réaliser une soudure linéaire par l'application d'un courant électrique aux parties destinées à être liées, tout en déplaçant de manière rotative la partie latérale d'une molette conique R le long des parties à lier. Sur la figure 15, une source d'énergie V est reliée électriquement à la molette R et au conducteur de connexion 4 par l'intermédiaire de l'électrode ld. Outre le soudage continu, la méthode de soudage par résistance comprend le procédé de soudage par points et le procédé de soudage TIG (à l'arc en atmosphère inerte avec électrode en tungstène), mais le procédé de soudage continu est préférable parce qu'il permet de réaliser une soudure linéaire et d'obtenir une meilleure étanchéité à l'air. De plus, dans le cas d'un procédé de liaison à l'aide de la matière de brasage 5a, la fusion et la liaison de cette matière se font dans un four à haute température, alors que le soudage continu peut être réalisé dans une atmosphère à température normale, ce qui permet de ne pas soumettre le boîtier A à une accumulation de chaleur importante.
Lors du soudage continu de la partie d'extrémité de la première plaque conductrice 3, du côté périphérique, un courant électrique important passe du côté extérieur de la partie de jonction entre la première plaque conductrice 3 et la première couche conductrice lb, et la couche d'aluminium Ll et la couche de nickel K recouvrant la partie de jonction entre la première couche conductrice lb et la première plaque conductrice 3 sont amenées à se fondre l'une dans l'autre en un temps extrêmement court, la couche d'alliage aluminium-nickel Pl à l'état eutectique étant formée à des températures de 800 à 900 C approximativement. Il est par conséquent possible de réaliser une liaison extrêmement fiable et solide. L'alliage aluminium-nickel est préférable parce qu'il est stable vis-àvis de la solution électrolytique B-4 et n'est pas facilement dissous par celle-ci.
A titre d'exemple du présent mode de réalisation, un soudage continu a été réalisé en reliant l'une des extrémités d'une électrode de soudage à l'électrode ld située sur la surface inférieure du boîtier de batterie A, en plaçant la première plaque conductrice 3 sur la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1 afin de recouvrir la partie creuse ou ouverte la, et en déplaçant une molette R pour effectuer une soudure continue à une vitesse d'environ 10 mm/seconde, tout en appliquant un courant électrique de quelques ampères environ à la partie d'extrémité de la première plaque conductrice 3, du côté périphérique, depuis le dessus de la première plaque conductrice 3, ce qui a permis d'obtenir la couche d'alliage aluminium-nickel Pl en forme de cadre ou d'anneau.
D'autre part, l'utilisation du procédé de liaison par ultrasons, comme sur la figure 16, pour lier la seconde couche conductrice ic formée sur la surface inférieure de la paroi isolante 1 à la seconde plaque conductrice 2 et également pour relier la première plaque conductrice 3 à la première couche conductrice lb formée sur la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1 permet de réaliser un boîtier de batterie sans accumulation de chaleur importante.
En référence à la figure 16, la liaison par ultrasons est un procédé qui a recours à une énergie acoustique ou à des vibrations pour lier des objets de façon solide et fiable. La paroi isolante 1 et la première plaque conductrice 3 sont placées entre un cornet dont la pointe est destinée à être le siège de vibrations, et une enclume. Une pression d'approximativement 30 à 50 Newton (N) est appliquée dans la direction verticale, et simultanément des vibrations ultrasonores de 15 à 30 kHz sont appliquées le long du périmètre de la première plaque conductrice 3 pendant que celle-ci est déplacée en continu. Il est possible de faire varier le temps de soudage en modifiant la pression exercée dans la direction verticale et la forme de la pointe.
Grâce au procédé de liaison par ultrasons, un film d'oxyde ou des impuretés présents sur la surface de la partie de jonction sont chassés à l'extérieur de cette dernière au cours de la phase initiale pendant laquelle les vibrations ultrasonores sont appliquées, et des grains cristallins d'aluminium de la première plaque conductrice 3 et de la paroi isolante 1 se rapprochent les uns des autres à une distance atomique à laquelle une attraction mutuelle s'exerce entre les atomes, pour former une liaison solide. Comme une température égale à un tiers ou moins du point de fusion d'un métal est utilisé, la qualité de la solution électrolytique B-4 est pratiquement inchangée, d'où une plus longue durée de vie la batterie.
Avec le procédé de liaison par ultrasons, les autres métaux ne se diffusent guère dans l'aluminium, et la couche d'aluminium P2 a une plus grande résistance à la corrosion vis-à-vis de la solution électrolytique B-4.
Le procédé de liaison par ultrasons ou le procédé de soudage continu peuvent être utilisés pour lier la seconde plaque conductrice 2 à la seconde couche conductrice 1c, à la place du procédé de liaison ci-dessus par l'intermédiaire de la matière de brasage 5a.
La batterie B de la présente invention va maintenant être décrite en détail en référence aux figures 8 et 14. La batterie B de l'invention comprend le boîtier de batterie A décrit précédemment, une plaquette formant électrode positive B-1 qui s'étend sur la seconde plaque conductrice 2 et qui est reliée électriquement à cette dernière, une feuille isolante poreuse B-3 qui est imprégnée d'une solution électrolytique B-4, et une plaquette formant électrode négative B-2 qui est reliée électriquement à la première plaque conductrice 3 et qui est séparée de la plaquette formant électrode positive B-1 par la feuille isolante poreuse B-3. La feuille isolante B-3 sépare les plaquettes formant électrodes positive et négative B-1 et B-2 tout en permettant le passage d'ions entre elles. Il est à noter que les positions de la plaquette formant électrode positive B-1 et de la plaquette formant électrode négative B-2 peuvent être interverties, c'est-à-dire que la plaquette formant électrode négative B-2 peut être positionnée du côté de la seconde plaque conductrice 2 et que la plaquette formant électrode positive B-1 peut être positionnée du côté de la première plaque conductrice 3.
L'interposition d'une matière de jonction électriquement conductrice, qui contient principalement du carbone, entre la seconde plaque conductrice 2 et la plaquette formant électrode positive B-1, et entre la plaquette formant électrode négative B-2 et la première plaque conductrice 3 permet de réaliser une connexion électrique plus fiable entre celles-ci.
La batterie B résultante est dotée d'une étanchéité à l'air extrêmement fiable et est capable de résister avec stabilité à des cycles répétés de charge et de décharge; elle peut en outre être connectée de manière fiable et aisée à une carte à circuit électrique extérieure par le procédé de montage en surface, à l'aide d'un métal d'apport, ou d'une matière similaire. Elle permet également une excellente productivité en série de la carte à circuit électrique extérieure, du fait que la surface inférieure de la seconde plaque conductrice 2 qui sert également d'électrode positive et la surface inférieure de la borne de connexion extérieure 5 sont situées sur le même niveau ou dans le même plan.
La plaquette formant électrode positive B-1 est formée d'une plaque ou feuille contenant une matière active d'électrode positive, telle que LiCoO2 ou LiMn2O4, et une matière électriquement conductrice, telle que du noir d'acétylène ou du graphite, tandis que la plaquette formant électrode négative B-2 est formée d'une plaque ou feuille contenant une matière active d'électrode négative formée d'une matière à base de carbone, telle qu'une fibre de coke ou de carbone.
Après avoir été produite selon la méthode décrite, la plaquette formant électrode positive B-1 est découpée selon la forme voulue. La plaquette formant électrode négative B-2 est produite de la même manière.
La feuille isolante B-3 est réalisée comme cela a été décrit précédemment et est imprégnée de la solution électrolytique B- 4. Lorsqu'elle est placée entre la plaquette formant électrode positive B- 1 et la plaquette formant électrode négative B-2, la feuille isolante B-3 évite que celles-ci soient en contact l'une avec l'autre, mais permet un mouvement d'ions lithium entre elles. La solution électrolytique B-4 peut être formée par la dissolution d'un sel de lithium, tel que le tétrafluoroborate de lithium, ou d'un acide, tel que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique ou l'acide nitrique, dans un solvant organique, tel que le diméthoxyéthane ou le carbonate de propylène.
Bien que la solution électrolytique B-4 soit extrêmement corrosive et soluble, la paroi isolante 1 du boîtier A prévu pour la batterie B a une excellente résistance chimique et est résistante à une détérioration par le solution électrolytique B-4. Ceci réduit les risques de dissolution et de mélange d'impuretés provenant du boîtier A dans la solution électrolytique B-4. Comme la solution électrolytique B- 4 ne se détériore pas à la vitesse atteinte dans les structures de l'art antérieur, elle a une durée de vie et de fonctionnement plus longue et plus satisfaisante.
Dans l'art antérieur utilisant un boîtier de batterie en acier inoxydable, comme celui représenté sur les figures 1 et 2, un boîtier d'électrode positive 11 et une plaque d'obturation 12 sont réunis par matage de leurs pourtours par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité 15 formé d'une résine de polypropylène, ou d'une matière similaire, et l'épaisseur de la partie matée comprenant le boîtier d'électrode positive 11, la plaque d'obturation 12 et le joint d'étanchéité 15 est d'environ 2 mm, tandis que dans l'invention il n'est pas prévu de partie matée, de sorte que la batterie B peut avoir une configuration extérieure plus petite et une épaisseur inférieure à d'environ 2 mm.
Lorsque la batterie B a été soumise à une épreuve de cycles de température, la partie de liaison entre la paroi isolante 1 et la seconde plaque conductrice 2 ou la première plaque conductrice 3 n'a pas lâché sous l'effet des contraintes thermiques et il n'y a pas eu de fuite de la solution électrolytique B-4.
Il est en outre possible de relier électriquement la première plaque conductrice 3 à la surface supérieure de la plaquette formant électrode négative B-2, contre celle-ci, de réduire considérablement une résistance électrique entre la plaquette formant électrode négative B-2 et la première plaque conductrice 3 grâce à une connexion sur une surface étendue entre celles-ci, et de réaliser efficacement des cycles de charge et de décharge, de sorte que la batterie B est extrêmement fiable et peut résister pendant longtemps et avec stabilité à ces cycles de charge et de décharge.
L'invention concerne également l'utilisation du boîtier pour des composants électroniques, et le condensateur électrique à double couche de l'invention a une configuration, un fonctionnement et des effets identiques à ceux de la batterie B lorsqu'il est monté dans le boîtier A. Plus précisément, le boîtier de condensateur électrique à double couche A comprend une paroi isolante 1 comportant une surface d'extrémité supérieure et une surface d'extrémité inférieure, et définissant un espace vide intérieur, une première plaque conductrice 3 formée de métal et reliée à la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1, et une seconde plaque conductrice 2 formée de métal et reliée à la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante 1. Une partie creuse ou ouverte la ayant une forme voulue, telle que rectangulaire, polygonale ou de cylindrique est définie à l'intérieur de la paroi isolante 1. La paroi isolante 1 comporte une première couche conductrice lb formée sur la totalité du périmètre de sa surface d'extrémité supérieure, et une seconde couche conductrice lb formée sur la totalité du périmètre de sa surface inférieure ou seconde surface. Une électrode ld, voir figures 4 et 5, formée au niveau de la partie périphérique de la surface inférieure de la paroi isolante 1 est électriquement indépendante de la seconde couche conductrice 1c; une borne de connexion extérieure 5 est reliée électriquement à l'électrode ld, et un conducteur de connexion 4 relie la première couche conductrice lb à l'électrode 1d. La seconde plaque conductrice 2 est reliée à la paroi isolante 1 par l'intermédiaire de la seconde couche conductrice lc, tandis que la première plaque conductrice 3 est reliée à la paroi isolante 2 par l'intermédiaire de la première couche conductrice lb. Dans le boîtier de condensateur électrique à double couche A doté de la configuration ci-dessus, il est préférable que la seconde plaque conductrice 2 comporte une couche d'aluminium L2 formée sur sa surface en contact avec la paroi isolante 1, et qu'elle soit reliée à cette dernière par l'intermédiaire d'une couche conductrice 5a contenant une couche d'alliage aluminium-nickel ou une couche d'aluminium et reliée à la paroi isolante 1, et par l'intermédiaire de la seconde couche conductrice 1c.
Dans le boîtier de condensateur électrique à double couche A de la figure 3, il est préférable que la première plaque conductrice 3 comporte une couche d'aluminium Ll formée sur sa surface reliée à la paroi isolante 1, et qu'elle soit fixée à cette dernière par l'intermédiaire d'une couche d'alliage aluminium-nickel Pi, voir figure 7, ou d'une couche d'aluminium P2 formée au niveau d'une partie reliée à la paroi isolante 1 et par l'intermédiaire de la première couche conductrice lb. En référence aux figures 8 à 14, le condensateur électrique à double couche B de l'invention comprend le boîtier de condensateur électrique à double couche A décrit ci-dessus, une première électrode B-1 qui s'étend sur la seconde plaque conductrice 2 et qui est reliée électriquement à celle-ci, un élément séparateur B-3 qui est imprégné d'une solution électrolytique B-4, et une seconde électrode B-2 qui est reliée électriquement à la première plaque conductrice 3 et qui est séparée de la première électrode B-1 par l'élément séparateur B-3. L'élément séparateur B-3 sépare les première et seconde électrodes B-1 et B-2, tout en permettant le passage d'ions entre elles. Il faut noter que les positions de la première électrode B-1 et de la seconde électrode B-2 sont interchangeables. Cela signifie que la seconde électrode B-2 peut être placée du côté de la seconde plaque conductrice 2 et que la première électrode B-1 peut être placée du côté de la première plaque conductrice 2.
La première électrode B-1 et la seconde électrode B-2 sont obtenues, par exemple, par la réalisation d'une carbonisation et d'une activation d'une fibre de résine phénolique (fibre Novoloid). L'activation s'effectue en mettant la fibre en contact avec un gaz d'activation, tel que de la vapeur d'eau à haute température dans une atmosphère à haute température de 800 à 1000 C, et la première électrode B-1 et la seconde électrode B-2 sont produites au cours du processus de gazéification de matières volatiles dans un carbure ou une partie d'atomes de carbone, et de développement d'une structure fine de 1 à 10 nm principalement pour que l'aire de surface intérieure soit égale à 1 x 106 m2/kg ou plus. Dans le condensateur électrique à double couche B de l'invention, il n'y a pas de polarité au niveau de la seconde plaque conductrice 2 ou de la borne de connexion extérieure 5, de sorte qu'il est possible d'utiliser le côté de la seconde plaque conductrice 2 comme anode et le côté de la borne de connexion extérieure 5 comme cathode, et vice versa.
La solution électrolytique B-4 est formée, par exemple, par la dissolution d'un sel de lithium, tel que l'hexafluorure phosphate de lithium (LiPF6), ou d'un sel d'ammonium quaternaire, tel que le tétrafluoroborate de tétraéthylammonium ((C2H5)4NBF4), dans un solvant, tel que le carbonate de propylène (PC) ou le sulfolane (SLF).
En ce qui concerne l'élément séparateur B-3, dans cette structure, des fibres de verre ou une résine dotée d'une résistance thermique, telle qu'un poly(sulfure de phénylène), un polyéthylène téréphtalate ou un polyamide, sont utilisés.
Le condensateur électrique à double couche B est obtenu de la manière suivante. La première électrode B-1, l'élément séparateur B-3, la seconde électrode B-2 et la première plaque conductrice 3 sont placés sur la seconde plaque conductrice 2 afin d'être en contact étroit les uns avec les autres. Après injection de la solution électrolytique B-4, la première plaque conductrice 3 est liée grâce à la chaleur générée par l'effet Joule résultant du déplacement de manière rotative sous l'effet d'une légère pression d'une molette chargée d'électricité le long du bord de la surface supérieure de la première plaque conductrice 3, à l'aide du procédé de soudage continu, ou bien la liaison de la première plaque conductrice 3 avec la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante 1 s'effectue en amenant les couches d'aluminium Li de la surface inférieure de la première plaque conductrice 3 et de la surface de la première couche conductrice lb à se fondre l'une avec l'autre, à l'aide du procédé de soudage par ultrasons.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation mentionnés cidessus, et diverses modifications sont possibles dans le cadre de l'invention. Par exemple, bien que les structures décrites utilisant le boîtier A ne comportent qu'une seule partie creuse ou ouverte la, le boîtier A peut comporter plusieurs parties la. Dans ce cas, en général, une seule première plaque conductrice 3 ou une seule seconde plaque conductrice 2 va recouvrir toutes les parties la. Plusieurs premières plaques conductrices 3 ou plusieurs secondes plaques conductrices 2 seront utilisées par exemple dans le cas de la réalisation d'une batterie B ou d'un condensateur électrique à double couche B de grande capacité par la connexion de la batterie ou du condensateur électrique à double couche B produit(e) à chacune des parties creuses la en parallèle, ou dans le cas de la connexion en série d'une batterie B ou d'un condensateur électriqueà double couche B pour fournir une tension élevée.
A titre de variante, le boîtier A et les composants B décrits peuvent comporter une bague d'étanchéité formée d'un alliage Fe-Ni-Co, ou d'un alliage similaire, et interposée entre la paroi isolante 1 et la première plaque conductrice 3 ou entre la paroi isolante 1 et la seconde plaque conductrice 2. Dans cette variante, après l'application du placage en nickel sur la surface supérieure de la première couche conductrice lb, la bague d'étanchéité est brasée à l'aide d'un métal d'apport en Ag, la couche de nickel K ainsi que la couche d'aluminium L1 sont formées sur sa surface, et la première plaque conductrice 3 peut être liée par le procédé de soudage par résistance ou par le procédé de liaison par ultrasons pour venir contre elle. Dans ces conditions, même si la paroi isolante 1 se transforme un peu, la bague d'étanchéité peut absorber la transformation, ce qui permet d'obtenir une structure plus fiable.
Bien qu'il ait été fait référence à une paroi isolante 1 sous la forme d'un cylindre ayant une épaisseur uniforme, il est toutefois possible d'utiliser une paroi isolante dont la surface latérale intérieure présente une profondeur variable entre ses parties supérieure et inférieure. Par exemple, la partie supérieure peut être plus large que la partie inférieure. Dans ce cas, il est possible de placer une feuille isolante B-3 de façon qu'elle soit en contact avec la surface supérieure du gradin ainsi formé, afin de l'empêcher de changer de position dans la direction horizontale et de faire en sorte que la surface, en vue en plan de dessus, de la plaquette formant électrode négative B-2 disposée sur la surface supérieure soit plus grande que celle de la plaquette formant électrode positive B-l. Une dégradation de la batterie ou du condensateur électrique à double couche B due à un déplacement de la plaquette formant électrode négative B-2 peut ainsi être évitée.
La batterie ou le condensateur électrique à double couche B décrit(e) précédemment est adapté(e) pour servir d'alimentation électrique auxiliaire ou de source d'énergie de secours pour des dispositifs électroniques ou similaires. Par exemple, comme le montre la figure 17, la batterie ou le condensateur électrique à double couche B est monté(e) sur une carte à circuit électrique extérieure 21 dans un dispositif électronique 20 par un procédé de montage en surface, et son électrode est reliée, par exemple, à une borne d'alimentation électrique d'un circuit LSI 21 par l'intermédiaire d'un câblage 22. En cas de coupure de l'alimentation du dispositif électronique par le secteur, un courant électrique permettant de maintenir une fonction minimum, telle qu'une fonction d'horloge ou une fonction de mémoire volatile de secours, est fourni par la batterie ou le condensateur électrique à double couche B. Etant donné que, comme les autres composants électroniques, la batterie ou le condensateur électrique à double couche B de l'invention est facile à monter sur la carte à circuit électrique extérieure 21 par un montage en surface, et à installer de manière compacte à l'intérieur du dispositif électronique 20, celui-ci peut être de petite taille et permettre un rendement de production en série élevé.
Bien que la description précédente ait porté sur des modes de réalisation préférés de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée aux exemples particuliers décrits et illustrés ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter d'autres variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Claims (13)
1. Boîtier de composant électronique caractérisé en ce qu'il comprend: une paroi isolante (1) comportant une surface d'extrémité supérieure et une surface d'extrémité inférieure et définissant un espace vide intérieur; une première plaque conductrice (3) reliée à la surface d'extrémité supérieure de la paroi isolante (1) ; une seconde plaque conductrice (2) reliée à la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante (1) de façon que la surface d'extrémité inférieure comporte une partie non recouverte par la seconde plaque conductrice, la seconde plaque conductrice (2) étant électriquement indépendante de la première plaque conductrice (3) grâce à la paroi isolante (1); une borne extérieure (5) reliée à la partie non recouverte de la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante (1), la borne extérieure (5) étant électriquement indépendante de la seconde plaque conductrice (2); et un conducteur de connexion (4) qui est disposé entre la surface d'extrémité supérieure et la surface d'extrémité inférieure suivant un trajet situé à l'intérieur de la paroi isolante (1) ou un trajet situé sur une surface extérieure de cette dernière, et qui relie électriquement la première plaque conductrice (3) à la borne extérieure (5).
2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la borne extérieure (5) s'étend à l'extérieur de la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante (1) .
3. Boîtier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde plaque conductrice (2) s'étend à l'extérieur de la surface d'extrémité inférieure de la paroi isolante (1).
4. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi isolante (1) est formée de céramique.
5. Boîtier selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi isolante (1) comprend: une première couche conductrice (lb) positionnée de manière périphérique sur sa surface d'extrémité supérieure; et une seconde couche conductrice (lc) qui est positionnée de manière périphérique sur sa surface d'extrémité inférieure et qui est électriquement indépendante du conducteur de connexion (4) et de la borne extérieure (5).
6. Boîtier selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une couche d'aluminium ou une couche d'aluminium-nickel est interposée au niveau du point de liaison à la paroi isolante (1) de la première plaque conductrice (3) par l'intermédiaire de la première couche conductrice (lb).
7. Boîtier selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une couche d'aluminium ou une couche d'aluminium-nickel est interposée au niveau du point de liaison à la paroi isolante (1) de la seconde plaque conductrice (2) par l'intermédiaire de la seconde couche conductrice (lc).
8. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace vide renferme un ensemble formant batterie (B).
9. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace vide renferme un ensemble formant condensateur à double couche (B).
10. Boîtier selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ensemble formant batterie (B) comprend: une électrode (B-1, B-2) reliée électriquement à la première plaque conductrice (3) et une autre électrode (B-2, B-1) reliée électriquement à la seconde plaque conductrice (2), l'une des électrodes étant une électrode positive et l'autre une électrode négative; et une feuille isolante (B-3) qui est imprégnée d'un électrolyte (B-4) et qui sépare les électrodes positive et négative tout en permettant le passage d'ions entre elles.
11. Boîtier selon la revendication 9, caractérisé en ce que le condensateur à double couche (B) comprend: une première électrode (B-1, B2) reliée électriquement à la première plaque conductrice (3); une seconde électrode (B-2, B-1) reliée électriquement à la seconde plaque conductrice (2) ; et une feuille isolante (B-3) qui est imprégnée d'un électrolyte (B-4) et qui sépare les première et seconde électrodes tout en permettant le passage d'ions entre elles.
12. Dispositif électronique caractérisé en ce qu'il comprend une carte à circuit (21) sur laquelle est monté le boîtier de composant électronique (B) selon la revendication 8.
13. Dispositif électronique caractérisé en ce qu'il comprend une carte à circuit (21) sur laquelle est monté le boîtier de composant électronique (B) selon la revendication 9.
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