FR3106939A1 - SEMI-CIRCULAR POCKET-TYPE ELECTROCHEMICAL ELEMENT - Google Patents
SEMI-CIRCULAR POCKET-TYPE ELECTROCHEMICAL ELEMENT Download PDFInfo
- Publication number
- FR3106939A1 FR3106939A1 FR2000962A FR2000962A FR3106939A1 FR 3106939 A1 FR3106939 A1 FR 3106939A1 FR 2000962 A FR2000962 A FR 2000962A FR 2000962 A FR2000962 A FR 2000962A FR 3106939 A1 FR3106939 A1 FR 3106939A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- positive
- negative
- plate
- edges
- current output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 17
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
- H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Un élément électrochimique (1) de type pochette comprenant :a) un jeu de plaques comprenant au moins une plaque négative (9), au moins une plaque positive (8) et au moins un séparateur (14) interposé entre ladite au moins une plaque négative et ladite au moins une plaque positive, dans lequel jeu de plaques :- ladite au moins une plaque négative comporte deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes et- ladite au moins une plaque positive comporte deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes,b) une borne de sortie de courant positive (4) connectée à ladite au moins une plaque positive, une borne de sortie de courant négative (5) connectée à ladite au moins une plaque négative, la borne de sortie de courant positive et la borne de sortie de courant négative étant situées sur des bords opposés (2, 2’) du jeu de plaques. Figure d’abrégé : Figure 2A pouch-type electrochemical cell (1) comprising:a) a set of plates comprising at least one negative plate (9), at least one positive plate (8) and at least one separator (14) interposed between said at least one negative plate and said at least one positive plate, wherein set of plates:- said at least one negative plate has two opposite edges in the shape of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges and- said at least one positive plate has two opposite edges in the shape of an arc of a circle and two rectilinear opposite edges,b) a positive current output terminal (4) connected to said at least one positive plate, a negative current output terminal (5) connected to said at least one negative plate, the positive current output terminal and the negative current output terminal being located on opposite edges (2, 2') of the set of plates. Abstract Figure: Figure 2
Description
Le domaine technique de la présente invention est celui des éléments électrochimiques de type pochette et de leur procédé de fabrication.The technical field of the present invention is that of pouch-type electrochemical elements and their method of manufacture.
Etat de la techniqueState of the art
Un élément électrochimique de type pochette («pouch» en anglais), encore appelé élément pochette dans ce qui suit, est connu de l’état de la technique. Il comprend généralement un jeu de plaques obtenu par l’empilement d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative séparées par un séparateur. Le jeu de plaques est logé dans une enveloppe (ou pochette) souple constituée après soudure des bords de deux films multi-couches, chaque film multi-couches comprenant une couche métallique, généralement en aluminium, prise en sandwich entre deux couches de matière plastique. L’enveloppe ainsi constituée est remplie d’un électrolyte puis fermée de manière étanche.A pouch-type electrochemical element, also referred to as a pouch element in the following, is known from the state of the art. It generally comprises a set of plates obtained by stacking at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator. The set of plates is housed in a flexible envelope (or pouch) formed after welding the edges of two multi-layer films, each multi-layer film comprising a metal layer, generally aluminum, sandwiched between two layers of plastic material. The envelope thus formed is filled with an electrolyte and then closed in a sealed manner.
Les éléments pochette sont le plus souvent fabriqués dans un format rectangulaire. Les plaques positives et négatives utilisées sont de format rectangulaire. Le format rectangulaire est choisi en raison de la facilité de fabrication de tels éléments et de la facilité à thermosouder les bords rectilignes des deux films multi-couches. Par exemple, les documents KR 101879869 et EP 2602840 décrivent un élément pochette de format rectangulaire.Pocket elements are most often made in a rectangular format. The positive and negative plates used are of rectangular format. The rectangular format is chosen because of the ease of manufacturing such elements and the ease of heat sealing the straight edges of the two multi-layer films. For example, the documents KR 101879869 and EP 2602840 describe a pocket element of rectangular format.
Lorsqu’un élément pochette de format rectangulaire est logé dans un compartiment de section cylindrique, on observe que le rapport entre le volume occupé par l’élément pochette et le volume intérieur du compartiment, c’est-à-dire le taux d’occupation, est faible. Cette situation est illustrée à la figure 1. Celle-ci montre un élément pochette (1) de format rectangulaire, muni de deux bornes de sortie de courant (4, 5), disposé dans un compartiment de section cylindrique (10). Un espace important du volume intérieur du compartiment est inoccupé. Le taux d’occupation est seulement de 64%. Par conséquent, l’énergie volumique de l’ensemble formé par le compartiment et l’élément pochette est pénalisée.When a pocket element of rectangular format is housed in a compartment of cylindrical section, it is observed that the ratio between the volume occupied by the pocket element and the internal volume of the compartment, that is to say the occupancy rate , is weak. This situation is illustrated in Figure 1. This shows a pocket element (1) of rectangular format, provided with two current output terminals (4, 5), arranged in a compartment of cylindrical section (10). A significant space of the interior volume of the compartment is unoccupied. The occupancy rate is only 64%. Consequently, the volumic energy of the assembly formed by the compartment and the pocket element is penalized.
On cherche donc un moyen d’augmenter le taux d’occupation du volume intérieur d’un compartiment de format cylindrique par un élément pochette.We are therefore looking for a way to increase the occupancy rate of the interior volume of a cylindrical format compartment by a pocket element.
A cet effet, l’invention propose un élément électrochimique de type pochette comprenant:
a) un jeu de plaques comprenant au moins une plaque négative, au moins une plaque positive et au moins un séparateur interposé entre ladite au moins une plaque négative et ladite au moins une plaque positive, dans lequel jeu de plaques:
- ladite au moins une plaque négative comporte deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes et
- ladite au moins une plaque positive comporte deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes,
b) une borne de sortie de courant positive connectée à ladite au moins une plaque positive, une borne de sortie de courant négative connectée à ladite au moins une plaque négative, la borne de sortie de courant positive et la borne de sortie de courant négative étant situées sur des bords opposés du jeu de plaques.To this end, the invention proposes a pocket-type electrochemical element comprising:
a) a set of plates comprising at least one negative plate, at least one positive plate and at least one separator interposed between said at least one negative plate and said at least one positive plate, in which set of plates:
- said at least one negative plate has two opposite edges in the form of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges and
- said at least one positive plate has two opposite edges in the shape of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges,
b) a positive current output terminal connected to said at least one positive plate, a negative current output terminal connected to said at least one negative plate, the positive current output terminal and the negative current output terminal being located on opposite edges of the set of plates.
Selon un mode de réalisation,
ladite au moins une plaque positive comprend un collecteur de courant positif et une couche de matière active positive déposée sur au moins une des faces du collecteur de courant, une portion du collecteur de courant positif située au voisinage d’un des bords rectilignes de la plaque positive n’étant pas recouverte de matière active positive, ladite portion de collecteur de courant non recouverte de matière active positive étant connectée à la borne de sortie de courant positive,
ladite au moins une plaque négative comprend un collecteur de courant négatif et une couche de matière active négative déposée sur au moins une des faces du collecteur de courant, une portion du collecteur de courant négatif située au voisinage d’un des bords rectilignes de la plaque négative n’étant pas recouverte de matière active négative, ladite portion de collecteur de courant non recouverte de matière active négative étant connectée à la borne de sortie de courant négative.According to one embodiment,
said at least one positive plate comprises a positive current collector and a layer of positive active material deposited on at least one of the faces of the current collector, a portion of the positive current collector located in the vicinity of one of the rectilinear edges of the plate positive not being covered with positive active material, said current collector portion not covered with positive active material being connected to the positive current output terminal,
said at least one negative plate comprises a negative current collector and a layer of negative active material deposited on at least one of the faces of the current collector, a portion of the negative current collector located in the vicinity of one of the rectilinear edges of the plate negative not being covered with negative active material, said current collector portion not covered with negative active material being connected to the negative current output terminal.
Selon un mode de réalisation, l’élément électrochimique comprend en outre deux films multi-couches isolants électriques soudés par leur bords pour former une pochette dans laquelle est logé le jeu de plaques, les deux films multi-couches présentant sur leur surface une empreinte dont les limites coincident avec les deux bords opposés en forme d’arc de cercle et les deux bords opposés rectilignes desdites au moins une plaque positive ou négative.According to one embodiment, the electrochemical element further comprises two electrically insulating multi-layer films welded by their edges to form a pocket in which the set of plates is housed, the two multi-layer films having on their surface an imprint whose the limits coincide with the two opposite edges in the form of an arc of a circle and the two straight opposite edges of said at least one positive or negative plate.
L’élément électrochimique peut être de type lithium-ion.The electrochemical element can be of the lithium-ion type.
L’invention a également pour objet une batterie comprenant:
- une juxtaposition d’une pluralité d’éléments électrochimiques de type pochette tels que décrits ci-avant, chaque élément étant défini par un plan passant par une plaque positive ou négative de l’élément, les plans étant parallèles entre eux,
- un moyen pour comprimer la pluralité d’éléments électrochimiques selon une direction perpendiculaire aux plans.The invention also relates to a battery comprising:
- a juxtaposition of a plurality of pocket-type electrochemical elements as described above, each element being defined by a plane passing through a positive or negative plate of the element, the planes being parallel to each other,
- A means for compressing the plurality of electrochemical elements in a direction perpendicular to the planes.
Selon un mode de réalisation, lequel le moyen pour comprimer la pluralité d’éléments électrochimiques comporte :
- au moins quatre tiges s’étendant selon une direction perpendiculaire aux plans,
- un premier flasque disposé contre une paroi d’un élément électrochimique situé à l’une des extrémités de la juxtaposition de la pluralité d’éléments électrochimiques, un second flasque disposé contre une paroi d’un élément électrochimique situé à une autre extrémité de la juxtaposition de la pluralité d’éléments électrochimiques.According to one embodiment, which the means for compressing the plurality of electrochemical elements comprises:
- at least four rods extending in a direction perpendicular to the planes,
- a first flange placed against a wall of an electrochemical element located at one of the ends of the juxtaposition of the plurality of electrochemical elements, a second flange placed against a wall of an electrochemical element located at another end of the juxtaposition of the plurality of electrochemical elements.
Selon un mode de réalisation, la force de compression exercée par le moyen pour comprimer la pluralité d’éléments électrochimiques est uniformément répartie sur la surface des éléments électrochimiques.According to one embodiment, the compression force exerted by the means for compressing the plurality of electrochemical elements is uniformly distributed over the surface of the electrochemical elements.
L’invention a également pour objet un ensemble comprenant:
- un compartiment en forme de tube de section circulaire ou ovale, présentant une paroi définissant un volume intérieur cylindrique ou ovale,
- la batterie telle que décrite ci-avant, logée dans le volume intérieur cylindrique ou ovale du compartiment.The invention also relates to an assembly comprising:
- a compartment in the form of a tube of circular or oval section, having a wall defining a cylindrical or oval interior volume,
- the battery as described above, housed in the cylindrical or oval interior volume of the compartment.
Selon un mode de réalisation, lesdites au moins quatre tiges sont disposées dans un volume délimité par la paroi du compartiment, des bornes de sortie de courant et le bord rectiligne des éléments.According to one embodiment, said at least four rods are arranged in a volume delimited by the wall of the compartment, current output terminals and the straight edge of the elements.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un élément électrochimique de type pochette, ledit procédé comprenant les étapes consistant à:
a) mettre à disposition au moins une plaque positive et au moins une plaque négative,
ladite au moins une plaque négative comportant deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes,
ladite au moins une plaque positive comportant deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes,
b) envelopper ladite au moins une plaque positive ou ladite au moins une une plaque négative par un séparateur,
c) empiler ladite au moins une plaque positive et ladite au moins une plaque négative pour obtenir un jeu de plaques,
d) connecter une borne de sortie de courant positive à un bord rectiligne de ladite au moins une plaque positive et connecter une borne de sortie de courant négative à un bord rectiligne de ladite au moins une plaque négative, la borne de sortie de courant positive et la borne de sortie de courant négative étant situées sur des bords opposés du jeu de plaques,
e) envelopper le jeu de plaques dans une pochette obtenue par soudure de plusieurs bords de deux films multicouches isolants électriques.The invention also relates to a method for manufacturing a pouch-type electrochemical element, said method comprising the steps of:
a) provide at least one positive plate and at least one negative plate,
said at least one negative plate comprising two opposite edges in the shape of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges,
said at least one positive plate comprising two opposite edges in the form of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges,
b) wrapping said at least one positive plate or said at least one negative plate with a separator,
c) stacking said at least one positive plate and said at least one negative plate to obtain a set of plates,
d) connecting a positive current output terminal to a straight edge of said at least one positive plate and connecting a negative current output terminal to a straight edge of said at least one negative plate, the positive current output terminal and the negative current output terminal being located on opposite edges of the set of plates,
e) wrapping the set of plates in a pocket obtained by welding several edges of two electrically insulating multilayer films.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre avant l’étape e), une étape de préformage des deux films multicouches isolants électriques, ladite étape de préformage consistant à emboutir les deux films multicouches isolants électriques afin de créer une empreinte d’une plaque positive ou d’une plaque négative sur la surface de ces deux films.According to one embodiment, the method further comprises, before step e), a step of preforming the two electrically insulating multilayer films, said preforming step consisting in stamping the two electrically insulating multilayer films in order to create an imprint of a positive plate or negative plate on the surface of these two films.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape f) de remplissage de la pochette par un électrolyte.According to one embodiment, the method further comprises step f) of filling the pouch with an electrolyte.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape g) de soudure de bords non encore soudés des deux films multicouches isolants électriques afin d’obtenir l’étanchéité de l’élément électrochimique de type pochette.According to one embodiment, the method further comprises step g) of welding edges not yet welded of the two electrically insulating multilayer films in order to obtain the sealing of the electrochemical element of the pocket type.
Brève description des figuresBrief description of figures
Description de modes de réalisationDescription of embodiments
L’élément pochette selon l’invention est caractérisé par un format semi-circulaire. Ce format semi-circulaire est obtenu grâce à l’emploi d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative présentant un format semi-circulaire. Le terme semi-circulaire signifie que ladite au moins une plaque positive et ladite au moins une plaque négative comportent chacune deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes. Le terme «bords opposés» désigne les bords situés de part et d’autre d’un axe de symétrie passant par le centre de ladite au moins une plaque positive ou négative.The pocket element according to the invention is characterized by a semi-circular format. This semicircular format is obtained through the use of at least one positive plate and at least one negative plate having a semicircular format. The term semi-circular means that said at least one positive plate and said at least one negative plate each have two opposite edges in the shape of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges. The term “opposing edges” designates the edges located on either side of an axis of symmetry passing through the center of said at least one positive or negative plate.
Un bord rectiligne de ladite au moins une plaque positive est connecté à une borne de sortie de courant positive. Un bord rectiligne de ladite au moins une plaque négative est connecté à une borne de sortie de courant négative. Ladite au moins une plaque positive et ladite au moins une plaque négative sont superposées et orientées de manière que la borne de sortie de courant positive et la borne de sortie de courant négative soient disposées sur des bords opposés du jeu de plaques résultant de cette superposition.A straight edge of said at least one positive plate is connected to a positive current output terminal. A straight edge of said at least one negative plate is connected to a negative current output terminal. Said at least one positive plate and said at least one negative plate are superposed and oriented so that the positive current output terminal and the negative current output terminal are arranged on opposite edges of the set of plates resulting from this superposition.
L’élément électrochimique comporte deux axes de symétrie, le premier étant parallèle aux bords rectilignes et passant par le centre des plaques positive et négative, le second étant perpendiculaire aux bords rectilignes et passant par le centre des plaques positive et négative.The electrochemical element has two axes of symmetry, the first being parallel to the straight edges and passing through the center of the positive and negative plates, the second being perpendicular to the straight edges and passing through the center of the positive and negative plates.
La figure 2 représente schématiquement une vue d’un élément pochette semi-circulaire (1) selon l’invention. Celle-ci montre les deux axes de symétrie AA’ et BB’ de l’élément pochette, les deux bords opposés rectilignes (2, 2’) situés de part et d’autre du premier axe de symétrie AA’ et les deux bords opposés en forme d’arc de cercle (3, 3’) situés de part et d’autre du second axe de symétrie BB’. Les bornes de sortie de courant positive (4) et négative (5) sont situées sur des bords rectilignes opposés de l’élément et s’étendent dans des directions opposées.Figure 2 schematically shows a view of a semi-circular pocket element (1) according to the invention. This shows the two axes of symmetry AA' and BB' of the pocket element, the two rectilinear opposite edges (2, 2') located on either side of the first axis of symmetry AA' and the two opposite edges in the form of an arc of a circle (3, 3') located on either side of the second axis of symmetry BB'. The positive (4) and negative (5) current output terminals are located on opposite straight edges of the element and extend in opposite directions.
Généralement, ladite au moins une plaque positive comprend un collecteur de courant positif et une couche de matière active positive est déposée sur au moins une des deux faces du collecteur de courant. Une portion du collecteur de courant positif située au voisinage d’un des bords rectilignes de la plaque positive n’est pas recouverte de matière active positive. Ladite portion de collecteur de courant non recouverte de matière active positive sert pour la connexion à la borne de sortie de courant positive. La portion du collecteur de courant positif non recouverte de matière active positive peut se présenter sous la forme d’une bande d’une largeur d’environ 10 à 20 mm.Generally, said at least one positive plate comprises a positive current collector and a layer of positive active material is deposited on at least one of the two faces of the current collector. A portion of the positive current collector located in the vicinity of one of the rectilinear edges of the positive plate is not covered with positive active material. Said current collector portion not covered with positive active material is used for connection to the positive current output terminal. The portion of the positive current collector not covered with positive active material may be in the form of a strip with a width of approximately 10 to 20 mm.
De même, ladite au moins une plaque négative comprend un collecteur de courant négatif et une couche de matière active négative est déposée sur au moins une des deux faces du collecteur de courant. Une portion du collecteur de courant négatif située au voisinage d’un des bords rectilignes de la plaque négative n’est pas recouverte de matière active négative. Ladite portion de collecteur de courant non recouverte de matière active négative sert pour la connexion à la borne de sortie de courant négative. La portion du collecteur de courant négatif non recouverte de matière active positive peut se présenter sous la forme d’une bande d’une largeur d’environ 10 à 20 mm.Likewise, said at least one negative plate comprises a negative current collector and a layer of negative active material is deposited on at least one of the two faces of the current collector. A portion of the negative current collector located in the vicinity of one of the rectilinear edges of the negative plate is not covered with negative active material. Said current collector portion not covered with negative active material is used for connection to the negative current output terminal. The portion of the negative current collector not covered with positive active material can be in the form of a band with a width of about 10 to 20 mm.
Un jeu de plaques est constitué par l’empilement d’au moins une plaque négative, d’au moins une plaque positive et d’au moins un séparateur interposé entre ladite au moins une plaque négative et ladite au moins une plaque positive. Le jeu de plaques est inséré dans une pochette formée par la soudure des bords de deux films multi-couches. La figure 2 montre les bords thermosoudés (6).A set of plates is formed by stacking at least one negative plate, at least one positive plate and at least one separator interposed between said at least one negative plate and said at least one positive plate. The plate set is inserted into a pocket formed by sealing the edges of two multi-layer films. Figure 2 shows the heat sealed edges (6).
L’invention permet d’augmenter le rapport entre le volume occupé par l’élément pochette et le volume intérieur du compartiment. La figure 3 met en évidence, par comparaison avec la situation de la figure 1, le meilleur taux d’occupation obtenu avec l’élément selon l’invention. Le taux d’occupation du volume intérieur du compartiment cylindrique atteint 84% au lieu de 64% dans le cas d’un élément pochette de format rectangulaire. Les numéros de référence utilisés pour la figure 3 désignent les mêmes pièces que ceux utilisés pour la figure 1.The invention makes it possible to increase the ratio between the volume occupied by the pocket element and the interior volume of the compartment. Figure 3 highlights, by comparison with the situation of Figure 1, the best occupancy rate obtained with the element according to the invention. The occupancy rate of the interior volume of the cylindrical compartment reaches 84% instead of 64% in the case of a rectangular format pocket element. The reference numerals used for figure 3 designate the same parts as those used for figure 1.
L’élément pochette selon l’invention présente de plus les avantages suivants:
- La disposition des bornes de sortie de courant positive et négative sur des bords opposés du jeu de plaques permet de rendre optimal le chemin des lignes de courant au sein de l’élément. Cet avantage est important lorsque l’élément est destiné à faire passer de forts courants en charge ou en décharge, par exemple un courant d’au moins C, ou d’au moins 2C, ou d’au moins 5C ou d’au moins 10C, C étant la capacité nominale de l’élément. L’élément est dit de type «puissance».The pocket element according to the invention also has the following advantages:
- The arrangement of the positive and negative current output terminals on opposite edges of the set of plates makes it possible to optimize the path of the current lines within the element. This advantage is important when the element is intended to pass strong currents in charge or in discharge, for example a current of at least C, or of at least 2C, or of at least 5C or of at least 10C, C being the nominal capacity of the element. The element is said to be of the “power” type.
L’élément pochette selon l’invention est de préférence de type lithium-ion et permet le passage de forts courants.The pouch element according to the invention is preferably of the lithium-ion type and allows the passage of strong currents.
- La disposition des bornes de sortie de courant positive et négative sur des bords opposés du jeu de plaques permet de répartir la chaleur émise par l’élément au cours de son fonctionnement sur une plus grande surface, contrairement au cas où les bornes de sortie de courant positive et négative sont disposées côte à côte sur un même bord du jeu de plaques. Il en résulte un moindre échauffement de l’élément pour un courant identique.- The arrangement of the positive and negative current output terminals on opposite edges of the set of plates makes it possible to distribute the heat emitted by the element during its operation over a larger surface, unlike the case where the output terminals of positive and negative current are arranged side by side on the same edge of the set of plates. This results in less heating of the element for an identical current.
- On peut augmenter la largeur des bornes de sortie de courant de manière qu’elles s’étendent sur une plus grande longueur d’un bord rectiligne. Ceci permet de faire passer un courant plus important sans surchauffer la borne de sortie de courant.- The width of the current output terminals can be increased so that they extend over a greater length of a straight edge. This allows more current to flow without overheating the current output terminal.
- On peut effectuer une rotation d’un élément de 180° autour d’un axe perpendiculaire au plan de l’élément. Cette rotation permet d’échanger la position de la borne de sortie de courant positive avec celle de la borne de sortie de courant négative. Cette possibilité est intéressante car elle permet par une simple rotation de l’élément de passer d’une connexion parallèle entre deux bornes de sortie de courant de même polarité de deux éléments adjacents à une connexion série entre ces deux éléments.- An element can be rotated by 180° around an axis perpendicular to the plane of the element. This rotation exchanges the position of the positive current output terminal with that of the negative current output terminal. This possibility is interesting because it allows, by a simple rotation of the element, to pass from a parallel connection between two current output terminals of the same polarity of two adjacent elements to a series connection between these two elements.
Plusieurs éléments pochette peuvent être juxtaposés et connectés en série et/ou en parallèle en fonction de la tension et de la quantité d’électricité nécessaire au fonctionnement du dispositif électrique auquel ils sont connectés. L’ensemble forme une batterie, encore appelé pack batterie. Au cours de l’utilisation de la batterie, des gaz provenant du réchauffement et de l’évaporation de l’électrolyte se forment généralement progressivement à l’intérieur de la pochette souple des éléments. Leur expansion tend à déformer la pochette souple. Afin de remédier à ce problème, on prévoit un moyen pour comprimer la pluralité d’éléments selon une direction perpendiculaire aux plans des éléments. Cette contrainte s’oppose au gonflement des pochettes. Il est nécessaire que cette contrainte s’exerce de manière uniforme sur toute la surface des éléments afin de garantir leur fonctionnement optimal ainsi qu’une résistance aux chocs ou aux vibrations. Dans ce but, le moyen pour comprimer la pluralité d’éléments pochette peut comporter:
- au moins quatre tiges s’étendant selon une direction perpendiculaire aux plans des éléments,
- un premier flasque disposé contre une paroi d’un élément électrochimique situé à l’une des extrémités de la juxtaposition de la pluralité d’éléments électrochimiques, un second flasque disposé contre une paroi d’un élément électrochimique situé à une autre extrémité de la juxtaposition de la pluralité d’éléments électrochimiques.Several pocket elements can be juxtaposed and connected in series and/or in parallel depending on the voltage and the quantity of electricity necessary for the operation of the electrical device to which they are connected. The assembly forms a battery, also called a battery pack. During battery use, gases from the heating and evaporation of the electrolyte usually gradually form inside the flexible cell pouch. Their expansion tends to deform the flexible pouch. In order to remedy this problem, a means is provided for compressing the plurality of elements in a direction perpendicular to the planes of the elements. This constraint opposes the swelling of the pockets. It is necessary that this constraint is exerted in a uniform way on all the surface of the elements in order to guarantee their optimal operation as well as a resistance to the shocks or the vibrations. For this purpose, the means for compressing the plurality of pocket elements may comprise:
- at least four rods extending in a direction perpendicular to the planes of the elements,
- a first flange placed against a wall of an electrochemical element located at one of the ends of the juxtaposition of the plurality of electrochemical elements, a second flange placed against a wall of an electrochemical element located at another end of the juxtaposition of the plurality of electrochemical elements.
L’invention met à profit la présence des bords rectilignes situés de part et d’autre des borne de sortie de courant pour servir de point d’appui à ces au moins quatre tiges. Deux des quatre tiges peuvent être placées de part et d’autre de la borne de sortie de courant positive. Deux autres tiges peuvent être placées de part et d’autre de la borne de sortie de courant négative. Les deux extrémités des quatre tiges comportent un filetage destiné à recevoir un écrou. Le serrage des écrous sur les tiges permet aux deux flasques d’exercer une pression uniformément répartie sur toute la surface des éléments. La pression exercée par les flasques peut être d’environ 2 bar. La pression exercée sur les éléments est mieux répartie que dans le cas d’un élément pochette de format circulaire ne comportant qu’un seul bord rectiligne. En effet, dans ce dernier cas, la pression exercée par un moyen de compression s’applique de manière prépondérante au voisinage de ce seul bord rectiligne. Lorsqu’on s’éloigne de ce seul bord rectiligne, la force de compression diminue. Elle n’est donc pas exercée de manière uniforme sur toute la surface de l’élément. Tel est par exemple le cas dans l’élément décrit dans le document CN 205016623.The invention takes advantage of the presence of straight edges located on either side of the current output terminals to serve as a support point for these at least four rods. Two of the four rods can be placed on either side of the positive current output terminal. Two other rods can be placed on either side of the negative current output terminal. The two ends of the four rods have a thread intended to receive a nut. Tightening the nuts on the rods allows the two flanges to exert pressure evenly distributed over the entire surface of the elements. The pressure exerted by the flanges can be around 2 bar. The pressure exerted on the elements is better distributed than in the case of a circular format pocket element with only one straight edge. Indeed, in the latter case, the pressure exerted by a compression means is applied predominantly in the vicinity of this single rectilinear edge. As you move away from this single straight edge, the compressive force decreases. It is therefore not exerted uniformly over the entire surface of the element. This is the case, for example, in the element described in document CN 205016623.
L’élément pochette selon l’invention peut être placé dans un compartiment en forme de tube de section circulaire ou ovale, présentant une paroi définissant un volume intérieur cylindrique ou ovale. La batterie est logée dans le volume intérieur cylindrique ou ovale du compartiment. Les tiges servant à comprimer les éléments sont avantageusement disposées dans un volume délimité par la paroi du compartiment, des bornes de sortie de courant et un bord rectiligne des éléments. Une telle disposition est représentée figure 3. La section transversale des quatre tiges est représentée par la référence (7).The pouch element according to the invention can be placed in a compartment in the form of a tube of circular or oval section, having a wall defining a cylindrical or oval interior volume. The battery is housed in the cylindrical or oval interior volume of the compartment. The rods used to compress the elements are advantageously arranged in a volume delimited by the wall of the compartment, current output terminals and a straight edge of the elements. Such an arrangement is shown in Figure 3. The cross section of the four rods is shown by the reference (7).
L’élément pochette peut être utilisé dans différents domaines tels que l’aéronautique, l’automobile, les télécommunications, l’éclairage de secours, le ferroviaire.The pouch element can be used in different fields such as aeronautics, automotive, telecommunications, emergency lighting, railway.
Un procédé de fabrication de l’élément pochette selon l’invention va maintenant être décrit.A method of manufacturing the pocket element according to the invention will now be described.
Dans une étape a), on met à disposition au moins une plaque positive et au moins une plaque négative. Ladite au moins une plaque positive est obtenue en déposant sur l’une ou les deux faces d’un collecteur de courant positif une couche de matière active positive. Le collecteur de courant positif est un feuillard plein ou perforé, à base de carbone ou de métal, par exemple en nickel, en acier, en acier inoxydable ou en aluminium, de préférence en aluminium. Le collecteur de courant peut être revêtu sur l’une ou sur ses deux faces d’une couche de carbone. La matière active positive peut être toute matière active positive connue dans la technologie des éléments lithium-ion. On peut citer sans être limitatif les oxydes lithiés de métaux de transition, les phosphates lithiés de métaux de transition. Ladite au moins une plaque négative est obtenue en déposant sur l’une ou les deux faces d’un collecteur de courant négatif une couche de matière active négative. Le collecteur de courant négatif est un feuillard plein ou perforé, pouvant être en cuivre ou en alliage à base de cuivre, ou en aluminium ou en alliage à base d’aluminium. De préférence, il est en cuivre. La matière active négative peut être toute matière active négative connue dans la technologie des éléments lithium-ion. On peut citer sans être limitatif le graphite et les oxydes de titane.In a step a), at least one positive plate and at least one negative plate are provided. Said at least one positive plate is obtained by depositing on one or both faces of a positive current collector a layer of positive active material. The positive current collector is a solid or perforated strip, based on carbon or metal, for example nickel, steel, stainless steel or aluminum, preferably aluminum. The current collector can be coated on one or both sides with a layer of carbon. The positive active material can be any positive active material known in lithium-ion cell technology. Mention may be made, without being limiting, of lithiated oxides of transition metals, lithiated phosphates of transition metals. Said at least one negative plate is obtained by depositing on one or both faces of a negative current collector a layer of negative active material. The negative current collector is a solid or perforated strip, which can be made of copper or a copper-based alloy, or aluminum or an aluminum-based alloy. Preferably, it is copper. The negative active material can be any negative active material known in lithium-ion cell technology. Mention may be made, without being limiting, of graphite and titanium oxides.
Les couches de matières actives positive et négative sont déposées sur leurs collecteurs de courant respectifs en prenant soin de réserver sur un bord rectiligne des collecteurs de courant une bande qui ne porte pas de couche de matière active. Cette bande non recouverte de matière active va servir à réaliser la soudure avec la borne de sortie de courant.The layers of positive and negative active materials are deposited on their respective current collectors, taking care to reserve on a rectilinear edge of the current collectors a band which does not carry a layer of active material. This strip not covered with active material will be used to make the weld with the current output terminal.
Les plaques positives sont découpées afin de conférer à deux bords opposés une forme rectiligne et à deux autres bords opposés une forme en arc de cercle. La figure 4a représente à gauche une vue de dessus d’une plaque positive (8) et à droite une vue de dessus d’une plaque négative (9). On distingue sur le bord supérieur de la plaque positive (8), une portion du collecteur de courant positif non recouverte de matière active positive qui se présente sous la forme d’une bande (12). On distingue sur le bord inférieur de la plaque négative (9), une portion du collecteur de courant négatif non recouverte de matière active négative qui se présente sous la forme d’une bande (13).The positive plates are cut in order to give two opposite edges a rectilinear shape and two other opposite edges an arcuate shape. Figure 4a shows on the left a top view of a positive plate (8) and on the right a top view of a negative plate (9). On the upper edge of the positive plate (8), there is a portion of the positive current collector not covered with positive active material which is in the form of a strip (12). We can see on the lower edge of the negative plate (9), a portion of the negative current collector not covered with negative active material which is in the form of a strip (13).
Dans une étape b), on enveloppe au moins une plaque positive ou au moins une plaque négative par un séparateur. De préférence, on enveloppe la plaque présentant la surface la plus grande. Ainsi, on s’assure qu’il n’y a pas de portion située à la périphérie d’une plaque qui ne soit pas isolée électriquement de la plaque de polarité opposée. Dans un mode de réalisation, on enveloppe la plaque négative. La figure 4b montre un séparateur (14) enveloppant une plaque négative. La portion du collecteur de courant négatif non recouverte de matière active négative qui se présente sous la forme d’une bande (13) est visible.In a step b), at least one positive plate or at least one negative plate is enveloped by a separator. Preferably, the plate having the largest surface is wrapped. Thus, it is ensured that there is no portion located at the periphery of a plate which is not electrically insulated from the plate of opposite polarity. In one embodiment, the negative plate is wrapped. Figure 4b shows a separator (14) enveloping a negative plate. The portion of the negative current collector not covered with negative active material which is in the form of a strip (13) is visible.
Dans une étape c), on empile ladite au moins une plaque positive et ladite au moins une plaque négative séparées par un séparateur pour obtenir un jeu de plaques. On oriente ladite au moins une plaque positive et ladite au moins une plaque négative de manière que la bande non recouverte de matière active de la plaque positive et la bande non recouverte de matière active de la plaque négative soient disposées sur des bords opposés du jeu de plaque. On peut utiliser un gabarit pour centrer les plaques positive et négative. La figure 4c montre le centrage des plaques (8, 9) dans un gabarit (15).In a step c), said at least one positive plate and said at least one negative plate are stacked separated by a separator to obtain a set of plates. Said at least one positive plate and said at least one negative plate are oriented so that the strip not covered with active material of the positive plate and the strip not covered with active material of the negative plate are arranged on opposite edges of the set of plaque. A jig can be used to center the positive and negative plates. Figure 4c shows the centering of the plates (8, 9) in a jig (15).
Dans une étape d), on réalise la connexion de la borne de sortie de courant positive à la bande non recouverte de matière active de ladite au moins une plaque positive et la connexion de la borne de sortie de courant négative à la bande non recouverte de matière active de ladite au moins une plaque négative. Cette connexion peut se faire par soudure laser ou par soudage par résistance ou par soudure aux ultra-sons.In a step d), the positive current output terminal is connected to the strip not covered with active material of said at least one positive plate and the negative current output terminal is connected to the strip not covered with active material of said at least one negative plate. This connection can be made by laser welding or by resistance welding or by ultrasonic welding.
Dans une étape e), on fabrique une pochette en soudant plusieurs bords de deux films multi-couches isolants électriques, par exemple en thermosoudant trois des quatre bords des deux films multi-couches. On insère le jeu de plaques dans la pochette.In a step e), a pocket is produced by welding several edges of two electrically insulating multi-layer films, for example by heat-sealing three of the four edges of the two multi-layer films. The set of plates is inserted into the pocket.
On remplit la pochette d’un électrolyte. On peut faire le vide dans la pochette. Puis on ferme la pochette de manière étanche. La figure 4d montre un élément pochette (1) muni de ses deux bornes de sortie de courant (4, 5) et la pochette (16) contenant le jeu de plaques. Les bandes visibles sur le dessus de la pochette sont des bandes d’un adhésif isolant électrique, tel que le Kapton®, servant à maintenir le jeu de plaques et la pochette.Fill the pouch with an electrolyte. We can empty the pocket. Then we close the pouch tightly. FIG. 4d shows a pocket element (1) provided with its two current output terminals (4, 5) and the pocket (16) containing the set of plates. The strips visible on the top of the pouch are strips of an electrically insulating adhesive, such as Kapton®, used to hold the plate set and the pouch together.
De manière avantageuse, l’étape e) est précédée par une étape de préformage des deux films multicouches isolants électriques. Cette étape de préformage consiste à emboutir les deux films multicouches isolants électriques afin de créer une empreinte d’une plaque positive ou d’une plaque négative sur la surface de ces deux films. On choisira la plaque présentant la plus grande surface. L’emboutissage peut être réalisé à température ambiante à l’aide d’une presse hydraulique. Cette étape permet d’éviter la formation de plis sur la surface des deux films multi-couches. En effet, on a observé qu’en l’absence d’une telle étape de préformage, la forme semicirculaire des plaques entrainait la formation de plis sur la surface des deux films multi-couches.Advantageously, step e) is preceded by a step of preforming the two electrically insulating multilayer films. This preforming step consists of stamping the two electrically insulating multilayer films in order to create an imprint of a positive plate or a negative plate on the surface of these two films. The plate with the largest surface will be chosen. Stamping can be done at room temperature using a hydraulic press. This step avoids the formation of wrinkles on the surface of the two multi-layer films. Indeed, it was observed that in the absence of such a preforming step, the semicircular shape of the plates led to the formation of folds on the surface of the two multi-layer films.
ExempleExample
Cet exemple montre que la forme semi-circulaire de l’élément pochette selon l’invention ne nuit pas aux caractéristiques électriques de l’élément. Un élément pochette selon l’invention de capacité 15 Ah a été fabriqué. Sa masse est de 0,466 kg et sa résistance interne est de 2,42 mΩ. Il a subi 70 cycles. Chaque cycle est constitué d’une phase de décharge comprenant:une première décharge de 2 minutes au régime de 16C soit 240 A, correspondant à une baisse de l’état de charge de 53% et une seconde décharge de 15 minutes au régime de 2C soit 15 A, correspondant à une baisse supplémentaire de l’état de charge de 47%,
une recharge selon le protocole suivant:
- une rampe de 0 à 5 A en 5 min avec U limitée à 3,8V
- I=5A jusqu’à 3,8V
- I=3,75A jusqu’à 3,9V
- I=2,5A jusqu’à 4V
- I=1,5A jusqu’à 4V
- I=0,3A jusqu’à 4V.This example shows that the semi-circular shape of the pouch element according to the invention does not harm the electrical characteristics of the element. A pocket element according to the invention with a capacity of 15 Ah was manufactured. Its mass is 0.466 kg and its internal resistance is 2.42 mΩ. It has undergone 70 cycles. Each cycle consists of a discharge phase comprising: a first discharge of 2 minutes at 16C or 240 A, corresponding to a drop in the state of charge by 53% and a second discharge of 15 minutes at 2C i.e. 15 A, corresponding to an additional drop in the state of charge of 47%,
a recharge according to the following protocol:
- a ramp from 0 to 5 A in 5 min with U limited to 3.8V
- I=5A up to 3.8V
- I=3.75A up to 3.9V
- I=2.5A up to 4V
- I=1.5A up to 4V
- I=0.3A up to 4V.
Au cours du cyclage, l’élément a été maintenu sous une pression d’un bar.During cycling, the element was kept under a pressure of one bar.
La figure 5 représente la variation de la tension de l’élément pochette au cours de la décharge du premier cycle.Figure 5 represents the variation of the voltage of the pocket element during the discharge of the first cycle.
La figure 6 représente à gauche la variation de la tension de l’élément pochette au cours des trois premiers cycles et à droite la variation de la tension de l’élément pochette au cours des trois derniers cycles de la série des 70 cycles.Figure 6 represents on the left the variation of the tension of the pocket element during the first three cycles and on the right the variation of the tension of the pocket element during the last three cycles of the series of 70 cycles.
Après avoir cyclé 70 cycles, on peut noter que les courbes de tension en charge et décharge ne sont pas sensiblement modifiées, ce qui indique l’aptitude de l’élément à subir des cycles répétés sous de forts courants de décharge, 16C et 2C en l’occurrence.After having cycled 70 cycles, it can be noted that the charge and discharge voltage curves are not significantly modified, which indicates the ability of the element to undergo repeated cycles under strong discharge currents, 16C and 2C in the occurrence.
Claims (12)
a) un jeu de plaques comprenant au moins une plaque négative (9), au moins une plaque positive (8) et au moins un séparateur (14) interposé entre ladite au moins une plaque négative et ladite au moins une plaque positive, dans lequel jeu de plaques:
- ladite au moins une plaque négative comporte deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes et
- ladite au moins une plaque positive comporte deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes,
b) une borne de sortie de courant positive (4) connectée à ladite au moins une plaque positive, une borne de sortie de courant négative (5) connectée à ladite au moins une plaque négative, la borne de sortie de courant positive et la borne de sortie de courant négative étant situées sur des bords opposés (2, 2’) du jeu de plaques.Pouch-type electrochemical element (1) comprising:
a) a set of plates comprising at least one negative plate (9), at least one positive plate (8) and at least one separator (14) interposed between said at least one negative plate and said at least one positive plate, in which plate set:
- said at least one negative plate has two opposite edges in the form of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges and
- said at least one positive plate has two opposite edges in the shape of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges,
b) a positive current output terminal (4) connected to said at least one positive plate, a negative current output terminal (5) connected to said at least one negative plate, the positive current output terminal and the terminal negative current output terminals being located on opposite edges (2, 2') of the set of plates.
- ladite au moins une plaque positive (8) comprend un collecteur de courant positif et une couche de matière active positive déposée sur au moins une des faces du collecteur de courant, une portion (12) du collecteur de courant positif située au voisinage d’un des bords rectilignes de la plaque positive n’étant pas recouverte de matière active positive, ladite portion de collecteur de courant non recouverte de matière active positive étant connectée à la borne de sortie de courant positive (4),
- ladite au moins une plaque négative (9) comprend un collecteur de courant négatif et une couche de matière active négative déposée sur au moins une des faces du collecteur de courant, une portion (13) du collecteur de courant négatif située au voisinage d’un des bords rectilignes de la plaque négative n’étant pas recouverte de matière active négative, ladite portion de collecteur de courant non recouverte de matière active négative étant connectée à la borne de sortie de courant négative (5).Pouch-type electrochemical cell according to claim 1, wherein
- said at least one positive plate (8) comprises a positive current collector and a layer of positive active material deposited on at least one of the faces of the current collector, a portion (12) of the positive current collector located in the vicinity of one of the straight edges of the positive plate not being covered with positive active material, said current collector portion not covered with positive active material being connected to the positive current output terminal (4),
- said at least one negative plate (9) comprises a negative current collector and a layer of negative active material deposited on at least one of the faces of the current collector, a portion (13) of the negative current collector located in the vicinity of one of the straight edges of the negative plate not being covered with negative active material, said current collector portion not covered with negative active material being connected to the negative current output terminal (5).
- une juxtaposition d’une pluralité d’éléments électrochimiques (1) de type pochette selon l’une des revendications précédentes, chaque élément étant défini par un plan passant par une plaque positive (8) ou négative (9) de l’élément, les plans étant parallèles entre eux,
- un moyen pour comprimer la pluralité d’éléments électrochimiques selon une direction perpendiculaire aux plans.Battery including:
- a juxtaposition of a plurality of electrochemical elements (1) of the pocket type according to one of the preceding claims, each element being defined by a plane passing through a positive (8) or negative (9) plate of the element, the planes being parallel to each other,
- A means for compressing the plurality of electrochemical elements in a direction perpendicular to the planes.
lequel le moyen pour comprimer la pluralité d’éléments électrochimiques comporte :
- au moins quatre tiges (7) s’étendant selon une direction perpendiculaire aux plans,
- un premier flasque disposé contre une paroi d’un élément électrochimique situé à l’une des extrémités de la juxtaposition de la pluralité d’éléments électrochimiques, un second flasque disposé contre une paroi d’un élément électrochimique situé à une autre extrémité de la juxtaposition de la pluralité d’éléments électrochimiques.Battery according to claim 5, in which:
wherein the means for compressing the plurality of electrochemical cells comprises:
- at least four rods (7) extending in a direction perpendicular to the planes,
- a first flange placed against a wall of an electrochemical element located at one of the ends of the juxtaposition of the plurality of electrochemical elements, a second flange placed against a wall of an electrochemical element located at another end of the juxtaposition of the plurality of electrochemical elements.
- un compartiment (10) en forme de tube de section circulaire ou ovale, présentant une paroi définissant un volume intérieur cylindrique ou ovale,
- la batterie selon l’une des revendications 5 à 6, logée dans le volume intérieur cylindrique ou ovale du compartiment.Set including:
- a compartment (10) in the shape of a tube of circular or oval section, having a wall defining a cylindrical or oval interior volume,
- The battery according to one of claims 5 to 6, housed in the cylindrical or oval interior volume of the compartment.
a) mettre à disposition au moins une plaque positive (8) et au moins une plaque négative (9),
ladite au moins une plaque négative comportant deux bords opposés en forme d’arc de cercle (3,3’) et deux bords opposés rectilignes (2,2’),
ladite au moins une plaque positive comportant deux bords opposés en forme d’arc de cercle et deux bords opposés rectilignes,
b) envelopper ladite au moins une plaque positive ou ladite au moins une une plaque négative par un séparateur (14),
c) empiler ladite au moins une plaque positive et ladite au moins une plaque négative pour obtenir un jeu de plaques,
d) connecter une borne de sortie de courant positive (4) à un bord rectiligne (2) de ladite au moins une plaque positive et connecter une borne de sortie de courant négative (5) à un bord rectiligne (2’) de ladite au moins une plaque négative, la borne de sortie de courant positive et la borne de sortie de courant négative étant situées sur des bords opposés du jeu de plaques,
e) envelopper le jeu de plaques dans une pochette (13) obtenue par soudure de plusieurs bords (6) de deux films multicouches isolants électriques.A method of manufacturing a pouch-type electrochemical cell, said method comprising the steps of:
a) providing at least one positive plate (8) and at least one negative plate (9),
said at least one negative plate comprising two opposite edges in the form of an arc of a circle (3,3') and two opposite rectilinear edges (2,2'),
said at least one positive plate comprising two opposite edges in the form of an arc of a circle and two opposite rectilinear edges,
b) wrapping said at least one positive plate or said at least one negative plate by a separator (14),
c) stacking said at least one positive plate and said at least one negative plate to obtain a set of plates,
d) connecting a positive current output terminal (4) to a straight edge (2) of said at least one positive plate and connecting a negative current output terminal (5) to a straight edge (2') of said at least one at least one negative plate, the positive current output terminal and the negative current output terminal being located on opposite edges of the set of plates,
e) wrapping the set of plates in a pocket (13) obtained by welding several edges (6) of two electrically insulating multilayer films.
Method according to claim 11, further comprising the step g) of welding unwelded edges of the two electrically insulating multilayer films in order to obtain the sealing of the electrochemical element of the pocket type.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2000962A FR3106939B1 (en) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | SEMI-CIRCULAR POUCH TYPE ELECTROCHEMICAL ELEMENT |
| PCT/EP2021/052017 WO2021152032A1 (en) | 2020-01-31 | 2021-01-28 | Semi-circular pouch-type electrochemical element |
| EP21702635.0A EP4097782A1 (en) | 2020-01-31 | 2021-01-28 | Semi-circular pouch-type electrochemical element |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2000962 | 2020-01-31 | ||
| FR2000962A FR3106939B1 (en) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | SEMI-CIRCULAR POUCH TYPE ELECTROCHEMICAL ELEMENT |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3106939A1 true FR3106939A1 (en) | 2021-08-06 |
| FR3106939B1 FR3106939B1 (en) | 2022-01-14 |
Family
ID=71784125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2000962A Active FR3106939B1 (en) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | SEMI-CIRCULAR POUCH TYPE ELECTROCHEMICAL ELEMENT |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4097782A1 (en) |
| FR (1) | FR3106939B1 (en) |
| WO (1) | WO2021152032A1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4830936A (en) * | 1987-09-29 | 1989-05-16 | Saft, S.A. | Activatable electrochemical battery implementing lithium/oxyhalide couples |
| EP2602840A2 (en) | 2010-08-05 | 2013-06-12 | LG Chem, Ltd. | Secondary battery pouch having improved stability, pouch-type secondary battery using same, and medium- or large-sized battery pack |
| EP2942832A1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-11-11 | LG Chem, Ltd. | Electrode assembly and battery cell comprising same |
| CN205016623U (en) | 2015-09-15 | 2016-02-03 | 曙鹏科技（深圳）有限公司 | Polymer lithium ion battery |
| US20170250384A1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| KR101879869B1 (en) | 2016-11-03 | 2018-07-19 | 현대자동차주식회사 | Pouch battery |
| US20190348718A1 (en) * | 2017-03-24 | 2019-11-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Secondary battery |
-
2020
- 2020-01-31 FR FR2000962A patent/FR3106939B1/en active Active
-
2021
- 2021-01-28 EP EP21702635.0A patent/EP4097782A1/en active Pending
- 2021-01-28 WO PCT/EP2021/052017 patent/WO2021152032A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4830936A (en) * | 1987-09-29 | 1989-05-16 | Saft, S.A. | Activatable electrochemical battery implementing lithium/oxyhalide couples |
| EP2602840A2 (en) | 2010-08-05 | 2013-06-12 | LG Chem, Ltd. | Secondary battery pouch having improved stability, pouch-type secondary battery using same, and medium- or large-sized battery pack |
| EP2942832A1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-11-11 | LG Chem, Ltd. | Electrode assembly and battery cell comprising same |
| CN205016623U (en) | 2015-09-15 | 2016-02-03 | 曙鹏科技（深圳）有限公司 | Polymer lithium ion battery |
| US20170250384A1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Rechargeable battery |
| KR101879869B1 (en) | 2016-11-03 | 2018-07-19 | 현대자동차주식회사 | Pouch battery |
| US20190348718A1 (en) * | 2017-03-24 | 2019-11-14 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021152032A1 (en) | 2021-08-05 |
| FR3106939B1 (en) | 2022-01-14 |
| EP4097782A1 (en) | 2022-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2073300B1 (en) | Bipolar battery with improved sealing between plates | |
| FR3011128A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTROCHEMICAL BEAM OF A LITHIUM ACCUMULATOR | |
| EP3130020B1 (en) | Lithium-ion electrochemical accumulator having a terminal directly connected to the electrode assembly and associated production methods | |
| EP2093820B1 (en) | Electric connection for current accumulator | |
| FR3037724A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING AN ELECTROCHEMICAL LITHIUM BATTERY BEAM WITH FOLDING OR WINDING OF THE SHEET END ON THE SAME | |
| WO2019129734A1 (en) | Cover for electrochemical element with reinforced heat conduction | |
| FR3044659A1 (en) | METAL-GLASS-TYPE SEALED ROPE, USE AS TERMINAL FOR ELECTROCHEMICAL LITHIUM ACCUMULATOR, METHOD FOR PRODUCING THE SAME | |
| EP2557579B1 (en) | Supercapacitor cell and supercapacitor module including a plurality of these cells. | |
| EP3523837B1 (en) | Accumulator | |
| FR3106939A1 (en) | SEMI-CIRCULAR POCKET-TYPE ELECTROCHEMICAL ELEMENT | |
| EP3035411B1 (en) | Method for connection in an accumulator, and accumulator thus connected | |
| WO2016207151A1 (en) | Method for producing an electrochemical bundle for a metal-ion battery comprising metal foam at the ends of strips | |
| EP2239802B1 (en) | Battery and manufacturing method | |
| FR3059159A1 (en) | ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL BEAM OF A METAL-ION BATTERY WITH HIGH ENERGY DENSITY, CYLINDRICAL OR PRISMATIC ACCUMULATOR | |
| WO2017216021A1 (en) | Electrode for an electrochemical bundle of a metal-ion storage battery or a supercapacitor, method for producing the associated bundle and storage battery | |
| EP3327818B1 (en) | Metal-ion battery provided with a stack of electrodes and characterized by high capacity and high power | |
| EP3327819B1 (en) | Metal-ion accumulator provided with a stack of electrodes and characterized by a high energy density and a high capacity | |
| CA2249473A1 (en) | Bipolar electrode for battery with alkaline electrolyte | |
| EP3114718A1 (en) | Process for manufacturing an elementary gas-electrode electrochemical cell of the metal-gas type and associated cell | |
| FR2942079A1 (en) | Accumulator i.e. lithium-ion accumulator, has current output terminal traversing wall of container and including threaded rod provided with inserted portion and projecting portion that projects above current output terminal | |
| EP4199220A2 (en) | Battery module or battery pack with battery stack including flexible links with complementary blocking shapes as compression means, and associated method for producing a battery module or pack | |
| EP4187703A2 (en) | Battery module or battery pack with case comprising flexible links with complementary blocking shapes as mechanical retention means for the case | |
| FR2974451A1 (en) | Current battery e.g. cylindrical lithium ion battery, has internal connecting piece to electrically connect electrodes of one of polarities with current output terminal and provided with two copper/stainless steel co-laminated portions | |
| FR2894718A1 (en) | Battery module for electrical energy storing device, has energy storage elements connected using connection strip, and concentrator element with housings in which plugs are inserted for connecting strip to concentrator element | |
| FR2760896A1 (en) | Cylindrical sealed nickel@-zinc@ battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20210806 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |