FR3057708A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING A LITHIUM BAG BATTERY, AND ASSEMBLY COMPRISING A CLOSED BAG COMPRISING ELECTRODES, FOR FILLING WITH A LIQUID ELECTROLYTE - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à un procédé de remplissage d'un électrolyte liquide dans un sachet (3) destiné à former l'enveloppe extérieure d'une batterie au lithium en sachet, le procédé comprenant l'introduction de l'électrolyte dans un ensemble (20) comprenant le sachet fermé (3) renfermant des électrodes, l'introduction étant réalisée par l'intermédiaire d'une canule (30) traversant de manière étanche un bord fonctionnel (26) du sachet (3) formé par deux extrémité de sachet (3') superposées et thermo-soudées, la canule (30) étant interposée entre les deux extrémités de sachet (3') et thermo-soudée à celles-ci. L'invention se rapporte également à un tel ensemble (20), ainsi qu'à un procédé de fabrication mettant en œuvre cet ensemble.The invention relates to a method for filling a liquid electrolyte in a bag (3) intended to form the outer casing of a lithium battery in a bag, the method comprising introducing the electrolyte in a set (20) comprising the closed bag (3) containing electrodes, the introduction being carried out via a cannula (30) sealingly traversing a functional edge (26) of the bag (3) formed by two end of bag (3 ') superimposed and heat-welded, the cannula (30) being interposed between the two bag ends (3') and heat-welded thereto. The invention also relates to such a set (20), as well as to a manufacturing method implementing this set.
Description
Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.Holder (s): COMMISSIONER OF ATOMIC ENERGY AND ALTERNATIVE ENERGIES Public establishment.
Demande(s) d’extensionExtension request (s)
Mandataire(s) : BREVALEX Société à responsabilité limitée.Agent (s): BREVALEX Limited liability company.
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE BATTERIE AU LITHIUM EN SACHET, ET ENSEMBLE COMPRENANT UN SACHET FERME RENFERMANT DES ELECTRODES, DESTINE A ETRE REMPLI D'UN ELECTROLYTE LIQUIDE.METHOD FOR MANUFACTURING A SACHET LITHIUM BATTERY, AND ASSEMBLY COMPRISING A CLOSED SACHET CONTAINING ELECTRODES, INTENDED TO BE FILLED WITH A LIQUID ELECTROLYTE.
FR 3 057 708 - A1FR 3 057 708 - A1
L'invention se rapporte à un procédé de remplissage d'un électrolyte liquide dans un sachet (3) destiné à former l'enveloppe extérieure d'une batterie au lithium en sachet, le procédé comprenant l'introduction de l'électrolyte dans un ensemble (20) comprenant le sachet fermé (3) renfermant des électrodes, l'introduction étant réalisée par l'intermédiaire d'une canule (30) traversant de manière étanche un bord fonctionnel (26) du sachet (3) formé par deux extrémité de sachet (3') superposées et thermo-soudées, la canule (30) étant interposée entre les deux extrémités de sachet (3') et thermo-soudée à celles-ci.The invention relates to a method for filling a liquid electrolyte in a sachet (3) intended to form the outer envelope of a lithium battery in a sachet, the method comprising introducing the electrolyte into an assembly (20) comprising the closed bag (3) containing electrodes, the introduction being carried out by means of a cannula (30) sealingly crossing a functional edge (26) of the bag (3) formed by two ends of bag (3 ') superimposed and heat-sealed, the cannula (30) being interposed between the two ends of bag (3') and heat-welded thereto.
L'invention se rapporte également à un tel ensemble (20), ainsi qu'à un procédé de fabrication mettant en oeuvre cet ensemble.The invention also relates to such an assembly (20), as well as to a manufacturing process using this assembly.
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE BATTERIE AU LITHIUM EN SACHET,PROCESS FOR MANUFACTURING A LITHIUM BATTERY IN A BAG,
ET ENSEMBLE COMPRENANT UN SACHET FERME RENFERMANT DES ELECTRODES, DESTINE A ETRE REMPLI D'UN ELECTROLYTE LIQUIDEAND ASSEMBLY COMPRISING A CLOSED BAG CONTAINING ELECTRODES, FOR FILLING WITH A LIQUID ELECTROLYTE
DESCRIPTIONDESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention se rapporte au domaine de la fabrication d'une batterie au lithium en sachet, également dénommée batterie en sachet souple ou batterie sous enveloppe souple, ou encore batterie « Pouch Cell ».The present invention relates to the field of manufacturing a lithium battery in a sachet, also known as a flexible sachet battery or a battery in a flexible envelope, or also a “Pouch Cell” battery.
Elle concerne les batteries au lithium en sachet comprenant un électrolyte liquide.It relates to lithium batteries in sachets comprising a liquid electrolyte.
En particulier, l'invention se rapporte à la fabrication d'une batterie lithium-ion.In particular, the invention relates to the manufacture of a lithium-ion battery.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURESTATE OF THE PRIOR ART
De manière conventionnelle, une batterie au lithium est réalisée à partir d'un sachet fermé au niveau de tous ses bords, à l'exception d'un bord qui reste ouvert pour l'introduction ultérieure de l'électrolyte liquide. Le sachet est formé à partir d'un film, dont les extrémités sont thermo-soudées pour l'obtention des bords soudés.Conventionally, a lithium battery is produced from a bag closed at all of its edges, except for one edge which remains open for the subsequent introduction of the liquid electrolyte. The bag is formed from a film, the ends of which are heat-sealed to obtain the welded edges.
Avant l'introduction de l'électrolyte dans le sachet partiellement fermé, celui-ci est équipé des électrodes de la batterie, ainsi que d'un ou plusieurs séparateurs. Pour l'introduction de l'électrolyte liquide, il est par exemple utilisé une pipette volumétrique introduite dans le sachet, par le bord ouvert. Une fois le remplissage effectué, une opération de mise au vide est réalisée avant de présenter le sachet rempli sous les mors chauffants d'un outillage de thermo-soudage, pour fermer de manière étanche le bord resté ouvert.Before the electrolyte is introduced into the partially closed bag, it is equipped with the battery electrodes, as well as one or more separators. For the introduction of the liquid electrolyte, a volumetric pipette is introduced, for example, introduced into the sachet, through the open edge. Once the filling has been carried out, a vacuuming operation is carried out before presenting the filled bag under the heating jaws of a heat-sealing tool, in order to seal the edge which has remained open.
Cependant, la fiabilité de cette fermeture étanche reste perfectible. En effet, lors du remplissage de l'électrolyte liquide et/ou lors de la mise au vide, il peut se produire des éclaboussures ou une remontée d'électrolyte sur la face interne du sachet souple. Cela s'avère problématique lors de l'étape ultérieure de thermo-soudage du bord resté ouvert, puisque des particules d'électrolyte sont alors susceptibles de se mélanger avec la couche du film en fusion. Il peut ainsi se créer des défauts localisés avec des bulles, ou encore des zones non soudées pouvant générer à terme des chemins de fuite privilégiés, susceptibles de causer une perte d'étanchéité au cours du cycle de vie de la batterie.However, the reliability of this waterproof closure remains perfectible. Indeed, during the filling of the liquid electrolyte and / or during the evacuation, there may be splashing or an ascent of electrolyte on the internal face of the flexible bag. This proves to be problematic during the subsequent step of thermo-welding the edge that remains open, since electrolyte particles are then liable to mix with the layer of molten film. It can thus create localized faults with bubbles, or even non-welded zones which may eventually generate privileged leak paths, capable of causing a loss of tightness during the life cycle of the battery.
EXPOSÉ DE L'INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION
Pour répondre à cette problématique, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de remplissage d'un électrolyte liquide dans un sachet destiné à former l'enveloppe extérieure d'une batterie au lithium en sachet, ledit procédé comprenant l'introduction de l'électrolyte dans un ensemble comprenant le sachet fermé renfermant des électrodes, l'introduction étant réalisée par l'intermédiaire d'une canule traversant de manière étanche un bord fonctionnel du sachet formé par deux extrémité de sachet superposées et thermo-soudées, la canule étant interposée entre les deux extrémités de sachet et thermo-soudée à celles-ci.To address this problem, the invention firstly relates to a method for filling a liquid electrolyte in a bag intended to form the outer envelope of a lithium battery in a bag, said method comprising the introduction of the electrolyte in an assembly comprising the closed sachet containing electrodes, the introduction being carried out by means of a cannula sealingly crossing a functional edge of the sachet formed by two superimposed and heat-sealed sachet ends, the cannula being interposed between the two ends of the bag and thermo-welded to them.
Ainsi, l'invention prévoit astucieusement de procéder au remplissage par une canule intégrée au sachet fermé, ce qui limite fortement les risques de défaut d'étanchéité rencontrés dans l'art antérieur. En effet, le sachet étant déjà fermé au moment du remplissage, les risques de projection ou de remontée d'électrolyte sont réduits à néant. Après le remplissage, il suffit alors d'obturer la canule pour assurer une étanchéité totale du sachet formant l'enveloppe extérieure de la batterie.Thus, the invention cleverly provides for filling with a cannula integrated into the closed bag, which greatly limits the risks of leakage encountered in the prior art. Indeed, the bag being already closed at the time of filling, the risks of projection or rise of electrolyte are reduced to nothing. After filling, it then suffices to close the cannula to ensure complete sealing of the bag forming the outer envelope of the battery.
De préférence, l'introduction de l'électrolyte liquide s'effectue en raccordant un dispositif d'alimentation en électrolyte à une extrémité de la canule agencée extérieurement audit sachet, de préférence via une seringue interposée entre cette extrémité de canule et le dispositif d'alimentation en électrolyte.Preferably, the introduction of the liquid electrolyte is carried out by connecting an electrolyte supply device to one end of the cannula arranged outside said sachet, preferably via a syringe interposed between this end of the cannula and the delivery device. electrolyte supply.
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une batterie au lithium en sachet, comprenant les étapes suivantes :The invention also relates to a method for manufacturing a lithium battery in a sachet, comprising the following steps:
- réalisation d'un ensemble comprenant un sachet fermé renfermant des électrodes, puis mise en oeuvre du procédé de remplissage d'un électrolyte liquide dans le sachet fermé ; et- Production of an assembly comprising a closed bag containing electrodes, then implementation of the method for filling a liquid electrolyte in the closed bag; and
- obturation de la canule, de préférence dans sa portion extérieure audit bord fonctionnel du sachet.- obturation of the cannula, preferably in its portion outside said functional edge of the bag.
Préférentiellement, après la mise en oeuvre du procédé de remplissage et avant l'obturation de la canule, le dispositif d'alimentation en électrolyte est déconnecté et il est réalisé une étape de formation électrique de la batterie au cours de laquelle, et/ou après laquelle, des gaz générés par la réaction entre l'électrolyte et au moins l'une des électrodes durant la formation électrique, sont stockés dans ladite seringue. La récupération des gaz avant la fermeture finale de la batterie permet d'améliorer le comportement électrochimique global de la batterie, et de gagner en fiabilité ainsi qu'en durée de vie.Preferably, after the implementation of the filling process and before the obturation of the cannula, the electrolyte supply device is disconnected and a step of electrical formation of the battery is carried out during which, and / or after which, gases generated by the reaction between the electrolyte and at least one of the electrodes during electrical formation, are stored in said syringe. The recovery of the gases before the final closure of the battery makes it possible to improve the overall electrochemical behavior of the battery, and to gain in reliability as well as in service life.
De préférence, le procédé de fabrication comprend une étape de récupération des gaz stockés dans la seringue, mise en œuvre à l'aide d'un dispositif de purge raccordé à ladite seringue.Preferably, the manufacturing process comprises a step of recovering the gases stored in the syringe, implemented using a purge device connected to said syringe.
De préférence, l'étape d'obturation de la canule est précédée d'une étape de découpe de celle-ci. Alternativement, l'étape d'obturation de la canule est concomitante avec une étape de découpe de celle-ci.Preferably, the step of closing the cannula is preceded by a step of cutting the latter. Alternatively, the step of closing the cannula is concomitant with a step of cutting the latter.
De préférence, l'étape de découpe de la canule est réalisée de sorte que le bout restant soit en saillie du bord fonctionnel, sur une longueur supérieure à 6 mm. Une telle longueur permet de rouvrir puis de refermer la canule au cours du cycle de vie de la batterie, pour y effectuer une purge de gaz et/ou un nouveau remplissage d'électrolyte liquide. Cependant, une longueur inférieure pourrait être retenue, par exemple comprise entre 1 et 6 mm. A cet égard, il est indiqué que le fait d'obturer la canule dans une zone extérieure au bord fonctionnel permet de ne pas fragiliser ce dernier. Cet avantage est particulièrement intéressant lorsque l'obturation de la canule s'effectue par thermo-soudage, car la chaleur apportée lors de cette opération ne détériore pas la liaison thermo-soudée entre les deux extrémités de sachet formant le bord fonctionnel.Preferably, the step of cutting the cannula is carried out so that the remaining end protrudes from the functional edge, over a length greater than 6 mm. Such a length makes it possible to reopen and then close the cannula during the life cycle of the battery, in order to carry out a gas purge and / or a new filling of liquid electrolyte. However, a shorter length could be chosen, for example between 1 and 6 mm. In this regard, it is indicated that closing the cannula in an area outside the functional edge makes it possible not to weaken the latter. This advantage is particularly advantageous when the obturation of the cannula is carried out by heat-welding, since the heat provided during this operation does not deteriorate the heat-welded connection between the two ends of the bag forming the functional edge.
De préférence, l'étape de réalisation de l'ensemble comprend la formation du bord fonctionnel du sachet, en plaçant la canule entre les deux extrémités de sachet, puis en thermo-soudant ces trois éléments à l'aide d'un outillage comprenant des mors chauffants équipés d'évidements pour le logement de la canule et des parties des extrémités de sachet au contact de cette canule durant le thermo-soudage.Preferably, the step of producing the assembly includes forming the functional edge of the sachet, by placing the cannula between the two ends of the sachet, then by heat-sealing these three elements using a tool comprising heated jaws fitted with recesses for housing the cannula and parts of the bag ends in contact with this cannula during the heat sealing.
L'invention a également pour objet un produit intermédiaire défini par un ensemble comprenant un sachet fermé renfermant des électrodes, ledit ensemble étant destiné à la fabrication d'une batterie au lithium en sachet et ledit sachet étant destiné à être rempli d'un électrolyte liquide, le sachet fermé comprenant un bord fonctionnel traversé de manière étanche par une canule, ledit bord fonctionnel du sachet étant formé par deux extrémités de sachet superposées et thermo-soudées, et la canule étant interposée entre les deux extrémités de sachet et thermo-soudée à celles-ci.The invention also relates to an intermediate product defined by an assembly comprising a closed sachet containing electrodes, said assembly being intended for the manufacture of a lithium battery in sachet and said sachet being intended to be filled with a liquid electrolyte , the closed bag comprising a functional edge crossed in leaktight fashion by a cannula, said functional edge of the bag being formed by two superimposed and heat-sealed bag ends, and the cannula being interposed between the two bag and heat-sealed ends at these.
De préférence, le sachet fermé renferme également au moins un séparateur d'électrodes.Preferably, the closed bag also contains at least one electrode separator.
De préférence, le sachet fermé est réalisé à partir d'un film laminé comprenant une feuille d'aluminium revêtue sur sa surface extérieure d'une couche polyamide et revêtue sur sa surface intérieure d'une couche polypropylène.Preferably, the closed bag is produced from a laminated film comprising an aluminum foil coated on its outer surface with a polyamide layer and coated on its inner surface with a polypropylene layer.
De préférence, le sachet fermé est réalisé à partir d'un film d'une épaisseur de l'ordre de 90 pm à 130 pm.Preferably, the closed bag is produced from a film with a thickness of the order of 90 μm to 130 μm.
Afin de garantir au mieux l'étanchéité entre la canule et les extrémités de sachet lors du thermo-soudage, cette canule présente un diamètre extérieur inférieur ou égal à cinq fois l'épaisseur du film formant le sachet fermé.In order to best guarantee the seal between the cannula and the ends of the sachet during heat sealing, this cannula has an outside diameter less than or equal to five times the thickness of the film forming the closed sachet.
Enfin, la canule est souple, de préférence réalisée en polypropylène.Finally, the cannula is flexible, preferably made of polypropylene.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.Other advantages and characteristics of the invention will appear in the detailed non-limiting description below.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ;This description will be made with reference to the accompanying drawings, among which;
- la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'une batterie au lithium en sachet, destinée à être obtenue par la mise en œuvre d'un procédé de fabrication selon l'invention ;- Figure 1 shows a schematic perspective view of a lithium battery in a bag, intended to be obtained by the implementation of a manufacturing method according to the invention;
- la figure 2 est une vue partiellement éclatée similaire à celle de la figure 1 ;- Figure 2 is a partially exploded view similar to that of Figure 1;
- la figure 3 est une vue en coupe du film utilisé pour la réalisation du sachet de la batterie ; et- Figure 3 is a sectional view of the film used for the production of the battery bag; and
- les figures 4 à 12 schématisent différentes étapes d'un procédé selon un mode de réalisation préféré de l'invention, visant à la fabrication de la batterie montrée sur les figures 1 et 2.FIGS. 4 to 12 schematize different stages of a method according to a preferred embodiment of the invention, aimed at the manufacture of the battery shown in FIGS. 1 and 2.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉSDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Tout d'abord en référence aux figures 1 et 2, il est représenté une batterie lithium-ion en sachet, désignée par la référence numérique 1. Cette batterie 1, correspondant à une cellule électrochimique, comprend donc un sachet souple 3 qui forme l'enveloppe extérieure de cette batterie. Au niveau de sa périphérie, le sachet est fermé de manière étanche. Il renferme une anode 2 qui se prolonge par un connecteur d'anode 4 faisant saillie extérieurement au sachet, ainsi qu'une cathode 6 qui se prolonge par un connecteur de cathode 8 faisant également saillie en dehors du sachet 3. Ce dernier renferme également un séparateur 10 ainsi qu'un électrolyte liquide 12.Firstly with reference to Figures 1 and 2, there is shown a lithium-ion battery in a bag, designated by the reference numeral 1. This battery 1, corresponding to an electrochemical cell, therefore comprises a flexible bag 3 which forms the outer shell of this battery. At its periphery, the bag is sealed. It contains an anode 2 which is extended by an anode connector 4 projecting outside the bag, as well as a cathode 6 which is extended by a cathode connector 8 also projecting outside the bag 3. The latter also contains a separator 10 and a liquid electrolyte 12.
Comme cela est visible sur la figure 3, le sachet 3 est réalisé à partir d'un film laminé comprenant une trame en forme de feuille d'aluminium 14 revêtue sur sa surface extérieure d'une couche polyamide 16, et revêtue sur sa surface intérieure d'une couche polypropylène 18. L'épaisseur de ce film est de l'ordre de 90 à 130 μ. La présence du polypropylène permet de sceller les extrémités de sachet pour former les bords de ce dernier, par thermo-soudage. En effet, en appliquant une température de l'ordre de 180 à 190°C pendant une durée de 3 à 5 secondes, il est possible de faire fondre la couche de polypropylène des deux extrémités de sachet, puisque le point de fusion du polypropylène est de l'ordre de 150 à 165°C. Dans le même temps, la couche extérieure polyamide est préservée puisque sa température de fusion est de l'ordre de 210 à 220°C.As can be seen in FIG. 3, the bag 3 is produced from a laminated film comprising a screen in the form of aluminum sheet 14 coated on its outer surface with a polyamide layer 16, and coated on its inner surface of a polypropylene layer 18. The thickness of this film is of the order of 90 to 130 μ. The presence of polypropylene makes it possible to seal the ends of the sachet to form the edges of the latter, by heat welding. Indeed, by applying a temperature of the order of 180 to 190 ° C for a period of 3 to 5 seconds, it is possible to melt the polypropylene layer of the two ends of the sachet, since the melting point of the polypropylene is in the range of 150 to 165 ° C. At the same time, the polyamide outer layer is preserved since its melting temperature is of the order of 210 to 220 ° C.
Le principe de thermo-soudage des extrémités de sachet est employé pour la réalisation de l'ensemble 20 montré sur la figure 4, cet ensemble constituant un produit intermédiaire dans la fabrication de la batterie 1 montrée sur les figures 1 et 2. Cet ensemble 20 comprend le sachet souple 3 qui est fermé au niveau de ses quatre bords et qui enferme le séparateur ainsi que les électrodes. L'ensemble 20 est destiné à être rempli ultérieurement par l'électrolyte liquide, comme cela sera détaillé ci-après. Il comporte deux bords 22 thermo-soudés de manière conventionnelle, un bord 24 équipé des connecteurs d'anode et de cathode 4, 8, ainsi qu'un bord fonctionnel 26 spécifique à la présente invention.The principle of thermo-welding the ends of the bag is used for the production of the assembly 20 shown in FIG. 4, this assembly constituting an intermediate product in the manufacture of the battery 1 shown in FIGS. 1 and 2. This assembly 20 includes the flexible bag 3 which is closed at its four edges and which encloses the separator and the electrodes. The assembly 20 is intended to be filled later with the liquid electrolyte, as will be detailed below. It has two edges 22 conventionally heat-welded, an edge 24 fitted with anode and cathode connectors 4, 8, as well as a functional edge 26 specific to the present invention.
En effet, ce bord fonctionnel 26 est équipé d'un ou d'une canule 30 qui le traverse de manière étanche de manière à faire saillie d'une part en dehors du sachet, et d'autre part à l'intérieur du volume défini par le sachet dans lequel se trouvent les électrodes ainsi que le séparateur. La partie extérieure de la canule présente un connecteur mécanique 30a, destiné à être connecté ultérieurement à une seringue.Indeed, this functional edge 26 is equipped with a or a cannula 30 which passes through it in a sealed manner so as to protrude on the one hand outside the bag, and on the other hand inside the defined volume by the bag in which the electrodes are located as well as the separator. The outer part of the cannula has a mechanical connector 30a, intended to be subsequently connected to a syringe.
La canule 30 est préférentiellement souple, réalisée en polypropylène de manière à assurer une bonne compatibilité chimique avec les extrémités de sachet, lors du thermo-soudage. Elle présente par exemple un diamètre intérieur de l'ordre de 0,25 mm ainsi qu'un diamètre extérieur de l'ordre de 0,52 mm. Pour limiter les risques de vide entre les extrémités de sachet et la surface extérieure de la canule, le diamètre extérieur de celle-ci est de préférence inférieur ou égal à cinq fois l'épaisseur du film mentionné précédemment.The cannula 30 is preferably flexible, made of polypropylene so as to ensure good chemical compatibility with the ends of the sachet, during heat sealing. It has for example an internal diameter of the order of 0.25 mm and an external diameter of the order of 0.52 mm. To limit the risks of vacuum between the ends of the bag and the outside surface of the cannula, the outside diameter of the latter is preferably less than or equal to five times the thickness of the film mentioned above.
La formation du bord fonctionnel 26 du sachet est schématisée sur les figures 4a et 4b. Tout d'abord, la canule 30 est placée entre les deux extrémités de sachet 3'. Ces deux extrémités 3' sont au contact l'une de l'autre en dehors de leur zone qui épouse la canule 30. Des zones de jonction font apparaître des espaces vides 32 entre la canule et les deux extrémités de sachet 3', ces espaces étant par la suite comblés lors de l'étape de thermo-soudage schématisée sur la figure 4b. Pour la mise en oeuvre de celleci, il est utilisé un outillage comprenant des mors chauffants 34, en appui extérieurement sur les couches extérieures des deux extrémités de sachet 3'. Pour faire disparaître les espaces 32 précités, les mors 34 comprennent des évidements 36 pour le logement de la canule 30 et des parties des extrémités de sachet 3' au contact de cette canule. Les évidements 36 présentent une forme sensiblement complémentaire de celle de la canule.The formation of the functional edge 26 of the bag is shown diagrammatically in FIGS. 4a and 4b. First, the cannula 30 is placed between the two ends of the bag 3 '. These two ends 3 'are in contact with each other outside their zone which marries the cannula 30. Junction zones reveal empty spaces 32 between the cannula and the two ends of the bag 3', these spaces being subsequently filled in during the heat-sealing step shown diagrammatically in FIG. 4b. For the implementation of this, a tool is used comprising heating jaws 34, supported externally on the outer layers of the two ends of the bag 3 '. To make the aforementioned spaces 32 disappear, the jaws 34 include recesses 36 for housing the cannula 30 and parts of the bag ends 3 ′ in contact with this cannula. The recesses 36 have a shape substantially complementary to that of the cannula.
Ainsi, lors du chauffage des mors 34 à une température de l'ordre de 180 à 190°C, la forme des évidements 36 permet de rabattre les extrémités de sachet 3' contre la canule au niveau des espaces initiaux 32, de manière à créer des zones de matière fondues 40 assurant l'étanchéité entre les deux extrémités 3' superposées, et la canule 30 interposée entre ces deux extrémités. La compatibilité chimique entre la canule et les extrémités de sachet 3' permet d'obtenir un thermo-soudage performant entre ces trois éléments, conduisant à une étanchéité satisfaisante.Thus, when the jaws 34 are heated to a temperature of the order of 180 to 190 ° C., the shape of the recesses 36 makes it possible to fold the ends of the bag 3 'against the cannula at the level of the initial spaces 32, so as to create zones of molten material 40 ensuring the seal between the two superimposed ends 3 ′, and the cannula 30 interposed between these two ends. The chemical compatibility between the cannula and the ends of the bag 3 'makes it possible to obtain a high-performance thermal welding between these three elements, leading to a satisfactory seal.
Une fois l'ensemble 20 réalisé, il est mis en oeuvre un procédé de remplissage du sachet fermé 3 de cet ensemble, comme cela est schématisé sur la figureOnce the assembly 20 has been produced, a method of filling the closed bag 3 of this assembly is implemented, as shown diagrammatically in the figure.
5.5.
Pour ce faire, une seringue à piston 42 est raccordée mécaniquement sur le connecteur 30a de la canule 30, et l'extrémité opposée de la seringue est raccordée à un dispositif 44 d'alimentation en électrolyte liquide. Durant le remplissage, le débit d'électrolyte à travers la canule 30 est maîtrisé, et fixé en fonction de la capacité de la batterie et du diamètre intérieur de cette canule. L'électrolyte sortant de l'extrémité intérieure de la canule se trouve directement dans le volume défini par le sachet fermé 3, de sorte qu'il n'existe aucun risque de projection ou de remontée importante d'électrolyte au niveau d'une zone sensible comme dans l'art antérieur.To do this, a plunger syringe 42 is mechanically connected to the connector 30a of the cannula 30, and the opposite end of the syringe is connected to a device 44 for supplying liquid electrolyte. During filling, the electrolyte flow rate through the cannula 30 is controlled, and fixed according to the capacity of the battery and the internal diameter of this cannula. The electrolyte leaving the inner end of the cannula is located directly in the volume defined by the closed bag 3, so that there is no risk of projection or significant rise of electrolyte in an area sensitive as in the prior art.
A cet égard, il est noté que l'introduction de l'électrolyte liquide peut être réalisée en excès, de manière à disposer d'un volume d'électrolyte en attente dans la seringue. Cela permet de disposer, le cas échéant, d'un complément d'injection au cours de l'étape ultérieure de formation électrique.In this regard, it is noted that the introduction of the liquid electrolyte can be carried out in excess, so as to have a volume of electrolyte waiting in the syringe. This makes it possible, if necessary, to have additional injection during the subsequent stage of electrical training.
De préférence, après cette étape d'introduction de l'électrolyte, le dispositif d'alimentation 44 est déconnecté de la seringue 42, qui est obturée de manière temporaire à l'aide d'un bouchon 46 montré sur la figure 6. L'extrémité obturée correspond à l'extrémité opposée à celle raccordée au connecteur de canule 30a.Preferably, after this step of introducing the electrolyte, the supply device 44 is disconnected from the syringe 42, which is temporarily closed using a plug 46 shown in FIG. 6. The closed end corresponds to the opposite end to that connected to the cannula connector 30a.
Le bouchon 46 est maintenu en place durant l'étape suivante de formation électrique de la batterie, schématisée sur la figure 7. La formation électrique correspond au premier cycle électrique de charge/décharge de la batterie, réalisée en connectant les connecteurs 4, 8 de la batterie sur un banc 50, de la même façon que pour une batterie conventionnelle. Pendant cette étape, il se crée des gaz générés par une réaction entre l'électrolyte et au moins l'une des électrodes, en particulier la surface extérieure de l'anode. La formation de ces gaz observée pendant les premières heures de fonctionnement électrochimique de la batterie sont du type CO2, CO, CHU, C2H4, DMC, EC, DEC, etc. La présence de la seringue 42 permet ainsi de constituer un réservoir dans lequel ces gaz peuvent se stocker après avoir transité par la canule 30, évitant ainsi des risques de gonflement engendrant généralement une augmentation de l'épaisseur de la batterie ainsi que des contraintes mécaniques au niveau des bords du sachet. Une fois l'étape de formation électrique achevée et les gaz stockés dans le corps de la seringue 42, il est mis en oeuvre une étape de récupération des gaz à l'aide d'un dispositif de purge 52 montré sur la figure 8. Pour ce faire, le bouchon 46 est retiré et le dispositif de purge 52 est relié de manière fluidique à l'extrémité de la seringue libérée par ce même bouchon 46.The plug 46 is held in place during the next stage of electrical formation of the battery, shown diagrammatically in FIG. 7. The electrical formation corresponds to the first electrical cycle of charge / discharge of the battery, carried out by connecting the connectors 4, 8 of the battery on a bench 50, in the same way as for a conventional battery. During this step, gases are generated generated by a reaction between the electrolyte and at least one of the electrodes, in particular the outer surface of the anode. The formation of these gases observed during the first hours of electrochemical operation of the battery are of the CO2, CO, CHU, C2H4, DMC, EC, DEC, etc. type. The presence of the syringe 42 thus makes it possible to constitute a reservoir in which these gases can be stored after having passed through the cannula 30, thus avoiding the risks of swelling generally generating an increase in the thickness of the battery as well as mechanical stresses at level of the edges of the bag. Once the electrical formation stage has been completed and the gases stored in the body of the syringe 42, a gas recovery stage is implemented using a purging device 52 shown in FIG. to do this, the stopper 46 is removed and the purge device 52 is fluidly connected to the end of the syringe released by this same stopper 46.
Ensuite, il est réalisé une étape d'obturation de la canule 30 ainsi qu'une étape de découpe de celle-ci, ces deux étapes étant préférentiellement réalisées de manière concomitante, à l'aide d'un outillage à pinces chauffantes 56 tel que celui montré sur la figure 10, prévu pour sectionner la canule 30 au niveau de la ligne fictive 58 représentée sur la figure 9. Bien entendu, le procédé peut être mis en oeuvre de sorte que l'étape de découpe de la canule soit réalisée avant l'étape d'obturation, sans sortir du cadre de l'invention. Dans tous les cas, il est préférentiellement mis en oeuvre une opération de thermo-soudage pour réaliser l'obturation de la canule 30.Then, a step of closing the cannula 30 is carried out as well as a step of cutting the latter, these two steps preferably being carried out concomitantly, using a tool with heating tongs 56 such as that shown in FIG. 10, intended to cut the cannula 30 at the fictitious line 58 represented in FIG. 9. Of course, the method can be implemented so that the step of cutting the cannula is carried out before the sealing step, without departing from the scope of the invention. In all cases, a heat-sealing operation is preferably carried out to close the cannula 30.
Après la découpe chauffante de la canule, celle-ci se trouve fermée de manière étanche, comme cela a été montré sur la figure 11 avec la ligne intérieure 60 montrant schématiquement la paroi initiale d'ouverture de la canule 30. A ce stade, le sachet devient ainsi entièrement étanche grâce à ses bords thermo-soudés et à la canule obturée. A cet égard, il est noté que la batterie a été représentée selon une forme globale de quadrilatère, mais que d'autres formes peuvent être adoptées comme une forme globale circulaire, sans sortir du cadre de l'inventionAfter the heated cutting of the cannula, the latter is closed in a sealed manner, as has been shown in FIG. 11 with the interior line 60 schematically showing the initial wall of opening of the cannula 30. At this stage, the the sachet thus becomes completely leaktight thanks to its heat-sealed edges and the closed cannula. In this regard, it is noted that the battery has been represented in an overall form of quadrilateral, but that other shapes can be adopted as an overall circular shape, without departing from the scope of the invention.
Après découpe, le bout restant 30' de la canule est en saillie du bord fonctionnel 26 sur une longueur « L » supérieure à 6mm. Une valeur inférieure pourrait cependant être retenue, même si la valeur de 6mm permet d'envisager, au cours du cycle de vie de la batterie, de rouvrir puis de refermer cette canule. Une telle réouverture peut être mise en oeuvre par exemple pour réaliser une purge complémentaire de gaz produits à l'intérieur du sachet. Elle peut également être envisagée pour un ajout d'électrolyte, le cas échéant. Dans tous les cas, ces opérations complémentaires de purge de gaz et d'ajout d'électrolyte sont mises en oeuvre selon les principes décrits précédemment.After cutting, the remaining end 30 ′ of the cannula projects from the functional edge 26 over a length “L” greater than 6 mm. A lower value could however be retained, even if the value of 6mm makes it possible to envisage, during the life cycle of the battery, to reopen then to close this cannula. Such a reopening can be implemented for example to carry out an additional purge of gases produced inside the sachet. It can also be envisaged for an addition of electrolyte, if necessary. In all cases, these additional gas purging and electrolyte addition operations are carried out according to the principles described above.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs.Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the invention which has just been described, only by way of nonlimiting examples.
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