FR3125172A1 - Connection piece for prismatic format electrochemical element - Google Patents

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    • H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular

Abstract

Un élément électrochimique (20) comprenant :a) un assemblage parallélépipèdique (F) d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative séparées par un séparateur, ladite au moins une plaque positive ou négative comportant une tête de plaque positive (1) ou négative (2) ;b) une pièce de connexion électrique (3) positive / négative connectant ladite au moins une tête de plaque positive / négative à une borne positive / négative de sortie de courant (8, 9) ;la pièce de connexion électrique positive / négative étant constituée d’une superposition d’une pluralité de feuillards métalliques et comportant : i) deux parties (4, 5) constituées chacune de portions de feuillards fixées les unes aux autres et ii) une partie coudée (6) constituée de portions libres des feuillards, les portions libres des feuillards étant de longueurs différentes. Figure d’abrégé : Figure 3bAn electrochemical cell (20) comprising:a) a parallelepipedic assembly (F) of at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator, said at least one positive or negative plate comprising a positive plate head (1) or negative (2);b) a positive/negative electrical connection piece (3) connecting said at least one positive/negative plate head to a positive/negative current output terminal (8, 9);the positive/negative electrical connection part consisting of a superposition of a plurality of metal strips and comprising: i) two parts (4, 5) each consisting of portions of strips fixed to each other and ii) a bent part ( 6) consisting of free portions of the strips, the free portions of the strips being of different lengths. Abstract Figure: Figure 3b

Description

Pièce de connexion pour élément électrochimique de format prismatiqueConnection piece for prismatic format electrochemical element

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

Le domaine technique est celui des éléments électrochimiques de format prismatique et plus précisément celui des pièces de connexion utilisées pour connecter les électrodes d’un élément électrochimique (élément) de format prismatique aux bornes de sortie de courant de cet élément.The technical field is that of electrochemical elements of prismatic format and more precisely that of connection parts used to connect the electrodes of an electrochemical element (element) of prismatic format to the current output terminals of this element.

Contexte de l'inventionBackground of the invention

Des éléments électrochimiques de format parallélépipédique, encore appelé format prismatique, sont couramment fabriqués. Dans un tel format, les électrodes peuvent se présenter sous la forme de plaques planes. Un faisceau électrochimique, encore appelé bloc de plaques, est constitué par une alternance de plaques positives et de plaques négatives. Un séparateur est intercalé entre une plaque positive et une plaque négative. L’ensemble des plaques positives est relié électriquement à une borne positive de sortie de courant. De même, l’ensemble des plaques négatives est relié électriquement à une borne négative de sortie de courant. Les bornes positive et négative sont typiquement situées sur le couvercle de l’élément.Electrochemical elements of parallelepipedal format, also called prismatic format, are commonly manufactured. In such a format, the electrodes can be in the form of flat plates. An electrochemical bundle, also called a block of plates, is made up of alternating positive plates and negative plates. A separator is interposed between a positive plate and a negative plate. All of the positive plates are electrically connected to a positive current output terminal. Similarly, all of the negative plates are electrically connected to a negative current output terminal. The positive and negative terminals are typically located on the element cover.

La connexion électrique de l’ensemble des plaques positives (respectivement négatives) à la borne positive (respectivement négative) de sortie de courant est réalisée en employant une pièce de connexion qui se présente sous la forme d’une lamelle métallique. Une portion de la lamelle située au voisinage de l’une des extrémités de cette lamelle est soudée à l’ensemble des têtes de plaques tandis qu’une portion de la lamelle située au voisinage de l’extrémité opposée est soudée à une borne de sortie de courant. Dans le cas d’un élément lithium-ion, la pièce de connexion reliant les plaques positives à la borne positive de sortie de courant est typiquement en aluminium ou en alliage d’aluminium ; celle reliant les plaques négatives à la borne négative de sortie de courant est typiquement en cuivre ou en alliage de cuivre. Les dimensions de la pièce de connexion, positive ou négative, doivent répondre à certaines exigences. En effet, comme le courant généré par l’ensemble des plaques passe par la pièce de connexion, celle-ci doit présenter une section suffisante pour ne pas restreindre le passage du courant et entrainer une chute de tension. De plus, sa section doit être suffisamment importante pour que la pièce de connexion ne s’échauffe pas par effet Joule durant le fonctionnement de l’élément en charge ou en décharge. L’utilisation d’une pièce de connexion de forte section nécessite toutefois de prévoir un volume suffisamment important à l’intérieur du conteneur de l’élément pour l’y loger. L’existence de ce volume important pénalise la capacité volumique de l’élément puisque ce volume est occupé par une pièce qui n’est pas génératrice de courant, contrairement aux électrodes. Or, on cherche au cours de la conception d’un élément à ce que le faisceau électrochimique occupe le maximum du volume intérieur offert par le conteneur de l’élément. Afin de concilier l’exigence de forte section avec l’exigence de minimisation du volume occupé par la pièce de connexion, il est courant de plier la pièce de connexion. Celle-ci forme alors un « U », dont la base correspond à la zone de pliage. L’une des branches du U est soudée aux électrodes positives (ou négatives) tandis que l’autre branche du U est soudée à la borne de sortie de courant positive (ou négative). Le pliage de la pièce de connexion peut être effectué manuellement par un opérateur ou par une machine après que les deux branches du U aient été soudées. L’opération de pliage a pour effet de rapprocher le couvercle du faisceau électrochimique en vue de l’opération ultérieure de fermeture hermétique de l’élément. La pièce de connexion est conçue pour qu’à la fin de l’opération de pliage, les bords du couvercle soient au contact des bords du conteneur de l’élément électrochimique. Cette opération de pliage implique d’exercer une contrainte significative sur la pièce de connexion et ce d’autant plus que la pièce de connexion présente une épaisseur élevée, par exemple lorsque celle-ci devient supérieure ou égale à 0,4 mm. On cherche donc un moyen de faciliter l’opération de pliage de la pièce de connexion.The electrical connection of all the positive (respectively negative) plates to the positive (respectively negative) current output terminal is made using a connection piece which is in the form of a metal lamella. A portion of the lamella located in the vicinity of one of the ends of this lamella is welded to all of the plate heads while a portion of the lamella located in the vicinity of the opposite end is welded to an output terminal current. In the case of a lithium-ion cell, the connection part connecting the positive plates to the positive current output terminal is typically made of aluminum or an aluminum alloy; that connecting the negative plates to the negative current output terminal is typically made of copper or a copper alloy. The dimensions of the connection piece, positive or negative, must meet certain requirements. Indeed, as the current generated by all the plates passes through the connection part, this must have a sufficient section not to restrict the flow of current and cause a drop in voltage. In addition, its section must be large enough so that the connection part does not heat up by the Joule effect during the operation of the element in charge or in discharge. However, the use of a connection piece with a large section requires the provision of a sufficiently large volume inside the container of the element to house it there. The existence of this large volume penalizes the volume capacity of the element since this volume is occupied by a part which is not a current generator, unlike the electrodes. However, during the design of an element, it is sought that the electrochemical beam occupies the maximum of the interior volume offered by the container of the element. In order to reconcile the requirement of strong section with the requirement of minimizing the volume occupied by the connecting part, it is common to bend the connecting part. This then forms a "U", the base of which corresponds to the folding zone. One leg of the U is soldered to the positive (or negative) electrodes while the other leg of the U is soldered to the positive (or negative) current output terminal. The bending of the connecting piece can be done manually by an operator or by a machine after the two branches of the U have been welded. The folding operation has the effect of bringing the cover closer to the electrochemical bundle for the subsequent operation of hermetically sealing the element. The connection part is designed so that at the end of the folding operation, the edges of the cover are in contact with the edges of the container of the electrochemical element. This bending operation involves exerting a significant stress on the connection part, all the more so when the connection part has a high thickness, for example when the latter becomes greater than or equal to 0.4 mm. We are therefore looking for a way to facilitate the bending operation of the connection piece.

Le document EP-A-3 512 004 décrit une pièce de connexion pour la connexion d’électrodes à une borne de sortie de courant. Le pliage de la pièce de connexion est facilité par la création d’entailles le long de la zone de pliage ou par la réduction de l’épaisseur dans la zone de pliage. Ces solutions ne sont pas totalement satisfaisantes puisqu’elles amenuisent l’épaisseur de la pièce de connexion, ce qui comme expliqué ci-dessus, crée une chute de tension et risque d’accroître l’échauffement de l’élément au voisinage de la pièce de connexion.Document EP-A-3 512 004 describes a connection piece for connecting electrodes to a current output terminal. Bending of the connecting piece is facilitated by creating notches along the bend area or by reducing the thickness in the bend area. These solutions are not entirely satisfactory since they reduce the thickness of the connection part, which, as explained above, creates a voltage drop and risks increasing the heating of the element in the vicinity of the part. connection.

On recherche donc un moyen de faciliter l’opération de pliage de la pièce de connexion sans augmenter la résistance de passage du courant.A way is therefore sought to facilitate the bending operation of the connection part without increasing the current flow resistance.

A cet effet, la présente invention propose un élément électrochimique comprenant :
a) au moins un assemblage de format parallélépipèdique d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative séparées par un séparateur, ladite au moins une plaque positive comportant une tête de plaque positive constituée d’une portion d’un premier collecteur de courant non recouverte de matière active positive, ladite au moins une plaque négative comportant une tête de plaque négative constituée d’une portion d’un second collecteur de courant non recouverte de matière active négative ;
b) une pièce de connexion électrique positive adaptée à connecter ladite au moins une tête de plaque positive à une borne positive de sortie de courant de l’élément ;
c) une pièce de connexion électrique négative adaptée à connecter ladite au moins une tête de plaque négative à une borne négative de sortie de courant de l’élément ;
l’une au moins de la pièce de connexion électrique positive ou de la pièce de connexion électrique négative étant constituée d’une superposition d’une pluralité de feuillards métalliques, ladite pièce de connexion électrique comportant :
i) deux parties constituées chacune de portions de feuillards fixées les unes aux autres et
ii) une partie coudée reliant ces deux parties, la partie coudée étant constituée de portions libres des feuillards, les portions libres des feuillards étant de longueurs différentes, l’une des deux parties constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres étant connectée à ladite au moins une tête de plaque de polarité correspondante, la seconde partie constituée de portions des feuillards fixées les unes aux autres étant connectée à une borne de sortie de courant de polarité correspondante.To this end, the present invention proposes an electrochemical element comprising:
a) at least one parallelepipedal format assembly of at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator, said at least one positive plate comprising a positive plate head consisting of a portion of a first current collector not covered with positive active material, said at least one negative plate comprising a negative plate head consisting of a portion of a second current collector not covered with negative active material;
b) a positive electrical connection piece adapted to connect said at least one positive plate head to a positive current output terminal of the element;
c) a negative electrical connection piece adapted to connect said at least one negative plate head to a negative current output terminal of the element;
at least one of the positive electrical connection part or of the negative electrical connection part consisting of a superposition of a plurality of metal strips, said electrical connection part comprising:
i) two parts each consisting of portions of strips fixed to each other and
ii) a bent part connecting these two parts, the bent part being made up of free portions of the strips, the free portions of the strips being of different lengths, one of the two parts made up of portions of the strips fixed to each other being connected to said at least one plate head of corresponding polarity, the second part consisting of portions of the strips fixed to each other being connected to a current output terminal of corresponding polarity.

La superposition d’une pluralité de feuillards métalliques permet à la pièce de connexion de conserver une section importante, donc de ne pas restreindre le passage du courant, tout en restant flexible.The superposition of a plurality of metal strips allows the connection part to retain a large section, therefore not to restrict the passage of current, while remaining flexible.

La partie coudée permet de réduire l’effort appliqué à la pièce de connexion durant l’opération de pliage en comparaison avec une pièce de connexion qui serait constituée d’une seule lamelle d’épaisseur égale à la somme des épaisseurs des feuillards métalliques de la pièce de connexion selon l’invention.The bent part makes it possible to reduce the force applied to the connection part during the bending operation in comparison with a connection part which would consist of a single strip of thickness equal to the sum of the thicknesses of the metal strips of the connecting piece according to the invention.

La pièce de connexion facilite l’opération de pliage. En partant d’une position à environ 0° dans laquelle les deux parties constituées des portions de feuillards fixées les unes aux autres sont dans un même plan, la pièce de connexion peut être pliée au niveau de la partie coudée jusqu’à un angle d’environ 180°, pour amener ces deux parties face à face, sans que l’on observe de zones de fragilisation ou de cassure, et ce même pour une forte épaisseur de la pièce de connexion, par exemple supérieure ou égale à 0,4 mm.The connection piece facilitates the folding operation. Starting from a position at approximately 0° in which the two parts made up of the portions of strips fixed to each other are in the same plane, the connection part can be bent at the level of the bent part up to an angle d approximately 180°, to bring these two parts face to face, without observing any weakening or breakage zones, even for a high thickness of the connection part, for example greater than or equal to 0.4 mm.

Selon un mode de réalisation, dans la partie coudée, la longueur des feuillards augmente au fur et à mesure que la position des feuillards dans la superposition se rapproche de l’extérieur du coude.According to one embodiment, in the bent part, the length of the straps increases as the position of the straps in the overlap approaches the outside of the bend.

Selon un mode de réalisation, la longueur totale Lid’un feuillard i est calculée par l’expression
Li= B +π (A/2 + Ei. Di) + C
où
A représente la distance entre les deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres pour le feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude, pour un pliage de la pièce de connexion à 180°;
B représente la longueur de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres ;
C représente la longueur de la seconde partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres ;
Direprésente l’épaisseur du feuillard i ;
Eireprésente la position du feuillard i, la valeur i=0 étant attribuée au feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude.According to one embodiment, the total length L i of a strip i is calculated by the expression
L i = B +π (A/2 + E i . D i ) + C
Or
A represents the distance between the two parts made up of portions of strips fixed to each other for the strip located in the position closest to the inside of the elbow, for a bending of the connection piece at 180°;
B represents the length of one of the two parts made up of portions of strips fixed to each other;
C represents the length of the second part consisting of portions of strips fixed to each other;
D i represents the thickness of strip i;
E i represents the position of the strip i, the value i=0 being assigned to the strip located in the position closest to the inside of the elbow.

Selon un mode de réalisation, au sein d’une partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres, les feuillards superposés sont de longueur identique.According to one embodiment, within a part consisting of portions of strips fixed to each other, the superimposed strips are of identical length.

Selon un mode de réalisation, la pièce de connexion électrique positive ou négative est constituée de la superposition de 2 à 30 feuillards métalliques, de préférence de 5 à 20 feuillards métalliques.According to one embodiment, the positive or negative electrical connection piece consists of the superposition of 2 to 30 metal strips, preferably from 5 to 20 metal strips.

Selon un mode de réalisation, l’épaisseur de chacun des feuillards métalliques va de 0,1 mm à 0,4 mm, de préférence de 0,1 mm à 0,2 mm.According to one embodiment, the thickness of each of the metal strips ranges from 0.1 mm to 0.4 mm, preferably from 0.1 mm to 0.2 mm.

Selon un mode de réalisation, l’assemblage de format parallélépipèdique comporte une pluralité de plaques positives et une pluralité de plaques négatives, les têtes de plaque des plaques positives et les têtes de plaque des plaques négatives dépassant d’un même côté de l’assemblage de format parallélépipèdique.According to one embodiment, the assembly of parallelepipedic format comprises a plurality of positive plates and a plurality of negative plates, the plate heads of the positive plates and the plate heads of the negative plates projecting from the same side of the assembly of parallelepiped format.

Selon un mode de réalisation, l’élément électrochimique comprend en outre :
- un conteneur destiné à recevoir ledit au moins un assemblage et
- un couvercle destiné à obturer le conteneur.According to one embodiment, the electrochemical element further comprises:
- a container intended to receive said at least one assembly and
- a cover intended to seal the container.

Selon un mode de réalisation, les deux bornes de sortie de courant de l’élément sont situées sur le couvercle.According to one embodiment, the two current output terminals of the element are located on the cover.

Selon un mode de réalisation, l’élément électrochimique comprend une pluralité d’assemblages, les assemblages étant logés dans le conteneur de l’élément, les secondes parties des pièces de connexion électrique positive et négative constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres étant reliées électriquement au couvercle de l’élément.According to one embodiment, the electrochemical element comprises a plurality of assemblies, the assemblies being housed in the container of the element, the second parts of the positive and negative electrical connection parts consisting of portions of the strips fixed to each other being electrically connected to the cover of the element.

L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un élément électrochimique comprenant les étapes de :
a) mise à disposition d’au moins un assemblage de format parallélépipèdique d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative séparées par un séparateur, ladite au moins une plaque positive comportant une tête de plaque positive constituée d’une portion d’un premier collecteur de courant non recouverte de matière active positive, ladite au moins une plaque négative comportant une tête de plaque négative constituée d’une portion d’un second collecteur de courant non recouverte de matière active négative ;
b) mise à disposition d’une pièce de connexion électrique positive et d’une pièce de connexion électrique négative, l’une au moins de la pièce de connexion électrique positive ou de la pièce de connexion électrique négative étant constituée de la superposition d’une pluralité de feuillards métalliques, et comportant :
i) deux parties formant entre elles un angle de 90° ± 20° et constituées chacune de portions de feuillards fixées les unes aux autres et
ii) une partie coudée reliant ces deux parties, la partie coudée étant constituée de portions libres des feuillards, les portions
libres des feuillards étant de longueurs différentes ;
c) soudure de l’une des deux parties de la pièce de connexion électrique constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres à ladite au moins une tête de plaque de polarité correspondante ;
d) mise à disposition d’un couvercle comprenant deux bornes de sortie de courant ;
e) soudure de la seconde partie de la pièce de connexion électrique constituée de portions des feuillards fixées les unes aux autres à la borne de sortie de courant de polarité correspondante ;
f) pliage de la pièce de connexion d’un angle d’environ 90° ± 20° pour amener face à face les deux parties constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres.The invention also relates to a method for manufacturing an electrochemical element comprising the steps of:
a) provision of at least one parallelepipedic format assembly of at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator, said at least one positive plate comprising a positive plate head consisting of a portion of a first current collector not covered with positive active material, said at least one negative plate comprising a negative plate head consisting of a portion of a second current collector not covered with negative active material;
b) providing a positive electrical connection part and a negative electrical connection part, at least one of the positive electrical connection part or of the negative electrical connection part consisting of the superposition of a plurality of metal strips, and comprising:
i) two parts forming between them an angle of 90° ± 20° and each consisting of portions of strips fixed to each other and
ii) a bent part connecting these two parts, the bent part being made up of free portions of the strips, the portions
free strips being of different lengths;
c) welding of one of the two parts of the electrical connection part consisting of portions of the strips fixed to each other to said at least one head of the corresponding polarity plate;
d) provision of a cover comprising two current output terminals;
e) welding of the second part of the electrical connection part consisting of portions of the strips fixed to each other to the current output terminal of corresponding polarity;
f) bending the connection piece through an angle of approximately 90°±20° to bring the two parts made up of portions of the strips fixed to each other face to face.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprenant les étapes de :
a) mise à disposition de N assemblages de format parallélépipèdique avec N ≥ 2 ;
b) mise à disposition de N pièces de connexion électrique positive et de N pièces de connexion électrique négative ;
c) soudure de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres des N pièces de connexion électrique positive à ladite au moins une tête de plaque positive des N assemblages, et/ou soudure de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres des N pièces de connexion électrique négative à ladite au moins une tête de plaque négative des N assemblages ;
d) mise à disposition d’un couvercle comprenant une borne positive de sortie de courant et une borne négative de sortie de courant ;
e) soudure de la seconde partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres des N pièces de connexion électrique positive à la borne positive de sortie de courant, et/ou soudure de la seconde partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres des N pièces de connexion électrique négative à la borne négative de sortie de courant ;
f) pliage simultané des N pièces de connexion électrique positive et des N pièces de connexion électrique négative.According to one embodiment, the method comprising the steps of:
a) provision of N parallelepipedic format assemblies with N ≥ 2;
b) provision of N positive electrical connection parts and N negative electrical connection parts;
c) welding of one of the two parts consisting of portions of strips fixed to each other of the N positive electrical connection parts to said at least one positive plate head of the N assemblies, and/or welding of one of the two parts consisting of portions of strips fixed to each other of the N negative electrical connection parts to said at least one negative plate head of the N assemblies;
d) provision of a cover comprising a positive current output terminal and a negative current output terminal;
e) welding of the second part consisting of portions of strips fixed to each other of the N positive electrical connection parts to the positive current output terminal, and/or welding of the second part consisting of portions of strips fixed to each other other of the N negative electrical connection pieces to the negative current output terminal;
f) simultaneous bending of the N positive electrical connection parts and the N negative electrical connection parts.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape g) d’introduction de l’assemblage muni du couvercle ou des assemblages munis du couvercle dans un conteneur.According to one embodiment, the method further comprises the step g) of introducing the assembly fitted with the lid or assemblies fitted with the lid into a container.

Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape h) de remplissage du conteneur de l’élément par un électrolyte et l’étape i) de fermeture hermétique du couvercle sur le conteneur de l’élément.According to one embodiment, the method further comprises step h) of filling the container of the element with an electrolyte and step i) of sealing the lid on the container of the element.

Brève description des figuresBrief description of figures

Des modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-dessous plus en détail avec référence aux figures jointes.Embodiments of the invention are described below in more detail with reference to the accompanying figures.

montre schématiquement un faisceau électrochimique de format parallélépipédique formé par l’assemblage d’une plaque rectangulaire positive, d’un séparateur et d’une plaque rectangulaire négative. Les têtes de plaque positive et négative dépassent du bord supérieur du faisceau électrochimique. schematically shows an electrochemical beam of parallelepipedic format formed by the assembly of a positive rectangular plate, a separator and a negative rectangular plate. The positive and negative plate heads protrude from the top edge of the electrochemical bundle.

montre schématiquement une vue en perspective d’un assemblage de format parallélépipédique d’une pluralité de plaques positives et d’une pluralité de plaques négatives, chaque plaque positive et chaque plaque négative étant séparées par un séparateur. Les têtes de plaque positive et négative dépassent de l’épaisseur de l’assemblage et sont visibles sur la face avant de la figure. schematically shows a perspective view of a parallelepipedic format assembly of a plurality of positive plates and a plurality of negative plates, each positive plate and each negative plate being separated by a separator. The positive and negative plate heads protrude through the thickness of the assembly and are visible on the front face of the figure.

représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion avant soudure des portions des feuillards situées au voisinage des extrémités. schematically represents a sectional view of the connection part before welding of the portions of the strips located in the vicinity of the ends.

représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion après soudure des portions des feuillards situées au voisinage des extrémités et avant sa fixation dans l’élément. schematically represents a sectional view of the connection part after welding of the portions of the strips located in the vicinity of the ends and before its fixing in the element.

représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion après fixation à une borne de sortie de courant et à au moins une tête de plaque et pliage pour amener face à face les deux parties constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres. schematically represents a cross-sectional view of the connection part after attachment to a current output terminal and to at least one plate head and bending to bring face to face the two parts consisting of portions of the strips fixed to each other.

est une vue en perspective d’une pièce de connexion selon l’invention. is a perspective view of a connecting piece according to the invention.

est une vue de dessus d’un faisceau électrochimique sur lequel une pièce de connexion positive a été soudée aux têtes de plaque des électrodes positives et une pièce de connexion négative a été soudée aux têtes de plaque des électrodes négatives. is a top view of an electrochemical harness in which a positive connection piece has been soldered to the plate heads of the positive electrodes and a negative connection piece has been soldered to the plate heads of the negative electrodes.

est une vue de côté d’un faisceau électrochimique de format parallélépipédique après fixation des têtes de plaque d’une polarité donnée à une pièce de connexion électrique de polarité correspondante. is a side view of an electrochemical bundle of parallelepipedal format after fixing the plate heads of a given polarity to an electrical connection piece of corresponding polarity.

est une vue de côté du faisceau électrochimique de la après fixation au couvercle, lequel est muni de bornes de sortie de courant. is a side view of the electrochemical beam of the after fixing to the cover, which is provided with current output terminals.

est une vue de côté du faisceau électrochimique de la après pliage du couvercle et de la pièce de connexion. Le pliage amène le couvercle dans un plan perpendiculaire au plan prismatique et amène face à face les deux parties constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres. is a side view of the electrochemical beam of the after bending the cover and the connecting piece. Folding brings the cover into a plane perpendicular to the prismatic plane and brings face to face the two parts consisting of portions of the strips fixed to each other.

est une vue de côté de deux faisceaux électrochimiques de format parallélépipédique placés l’un au dessus de l’autre et connectés en parallèle. Les têtes de plaque d’une polarité donnée des deux faisceaux sont connectées à une pièce de connexion électrique commune. is a side view of two electrochemical bundles of parallelepipedal format placed one above the other and connected in parallel. The plate heads of a given polarity of the two beams are connected to a common electrical connection part.

est une vue de dessus de deux faisceaux électrochimiques connectés en parallèle à un couvercle. is a top view of two electrochemical bundles connected in parallel to a lid.

est une vue selon la coupe A-A de la . is a view according to section AA of the .

est une vue en perspective de l’élément après pliage des pièces de connexion des deux faisceaux électrochimiques des figures 8 et 9.
D escription des modes de réalisation de l'invention is a perspective view of the element after folding the connection parts of the two electrochemical bundles of Figures 8 and 9.
D escription of embodiments of the invention

Le faisceau électrochimique :The electrochemical beam:

Les constituants du faisceau électrochimique vont maintenant être décrits en détail et en relation avec la . Le faisceau électrochimique est un assemblage comprenant une alternance d’au moins une électrode positive (+) et d’au moins une électrode négative (-) séparées par un séparateur (S). On superpose ladite au moins une électrode positive, ledit séparateur et ladite au moins une électrode négative pour obtenir le faisceau électrochimique (F). Sur la , ne sont représentés qu’une seule électrode positive, qu’un seul séparateur et qu’une seule électrode négative mais il est entendu que cette alternance peut être répétée pour obtenir un faisceau comprenant une pluralité d’électrodes positives et une pluralité d’électrodes négatives, chaque électrode positive étant séparée d’une électrode négative par un séparateur. Chaque électrode positive (respectivement négative) est une plaque de forme globalement rectangulaire constituée d’un collecteur de courant revêtu sur l’une ou sur ses deux faces d’une couche d’une composition de matière active positive (respectivement négative). Le collecteur de courant est un feuillard métallique ajouré ou non. Il peut être en cuivre ou en alliage de cuivre pour l’électrode négative et en aluminium ou en alliage d’aluminium pour l’électrode positive dans le cas d’un élément de type lithium-ion. Une portion de la surface du feuillard dépassant du bord du feuillard n’est pas revêtue d’une couche de composition de matière active. Cette portion est nommée « tête de plaque » (1, 2) dans ce qui suit. Elle est utilisée pour la soudure de la plaque à la pièce de connexion.The constituents of the electrochemical beam will now be described in detail and in relation to the . The electrochemical bundle is an assembly comprising an alternation of at least one positive electrode (+) and at least one negative electrode (-) separated by a separator (S). Said at least one positive electrode, said separator and said at least one negative electrode are superposed to obtain the electrochemical bundle (F). On the , only one positive electrode, only one separator and only one negative electrode are shown, but it is understood that this alternation can be repeated to obtain a beam comprising a plurality of positive electrodes and a plurality of electrodes negative, each positive electrode being separated from a negative electrode by a separator. Each positive (respectively negative) electrode is a plate of generally rectangular shape consisting of a current collector coated on one or both of its faces with a layer of a composition of positive (respectively negative) active material. The current collector is a perforated metal strip or not. It can be copper or copper alloy for the negative electrode and aluminum or aluminum alloy for the positive electrode in the case of a lithium-ion type element. A portion of the surface of the strip protruding from the edge of the strip is not coated with a layer of composition of active material. This portion is called "plate head" (1, 2) in the following. It is used for welding the plate to the connection part.

Selon un mode préféré de réalisation, ladite au moins une tête de plaque positive et ladite au moins une tête de plaque de l’électrode négative sont situées sur le même bord du faisceau électrochimique, en l’occurrence sur le bord supérieur des plaques sur la . Cette disposition facilite la connexion de ladite au moins une électrode positive et de ladite au moins une électrode négative aux deux bornes de sortie de courant sur une même paroi, généralement la paroi du couvercle de l’élément. La position de ladite au moins une tête de plaque positive sur le bord du faisceau électrochimique est décalée par rapport à celle de ladite au moins une tête de plaque négative de sorte qu’après superposition de ladite au moins une plaque positive sur ladite au moins une plaque négative, la tête de plaque positive n’est pas masquée par la tête de plaque négative. Ainsi, chaque tête de plaque positive ou négative est accessible pour effectuer la soudure à la pièce de connexion de polarité correspondante. Dans un souci de faciliter la compréhension de la structure du faisceau, les têtes de plaques de la ont été représentées le plus écartées possible sur le bord supérieur mais elles peuvent être plus resserrées comme le montre la .According to a preferred embodiment, said at least one positive plate head and said at least one negative electrode plate head are located on the same edge of the electrochemical bundle, in this case on the upper edge of the plates on the . This arrangement facilitates the connection of said at least one positive electrode and of said at least one negative electrode to the two current output terminals on the same wall, generally the wall of the cover of the element. The position of said at least one positive plate head on the edge of the electrochemical bundle is offset with respect to that of said at least one negative plate head so that after superposition of said at least one positive plate on said at least one negative plate, the positive plate head is not obscured by the negative plate head. Thus, each positive or negative plate head is accessible to carry out the welding to the connection piece of corresponding polarity. In order to facilitate the understanding of the beam structure, the plate heads of the have been represented as far apart as possible on the upper edge but they can be closer together as shown in the .

La montre schématiquement une vue en perspective d’un assemblage de format parallélépipédique (F) d’une pluralité de plaques positives et d’une pluralité de plaques négatives, chaque plaque positive et chaque plaque négative étant séparée par un séparateur. Les têtes de plaque positive (1) et négative (2) dépassent de l’assemblage et sont visibles sur la face avant de la figure. La superposition des têtes des plaques positives (respectivement négatives) présente une certaine épaisseur e+, (respectivement e-) sensiblement égale à l’épaisseur du faisceau électrochimique.There schematically shows a perspective view of a parallelepipedic format assembly (F) of a plurality of positive plates and a plurality of negative plates, each positive plate and each negative plate being separated by a separator. The positive (1) and negative (2) plate heads protrude from the assembly and are visible on the front face of the figure. The superposition of the heads of the positive (respectively negative) plates has a certain thickness e+, (respectively e−) substantially equal to the thickness of the electrochemical bundle.

Les faces du faisceau électrochimique sont de préférence entourées d’un film polymérique isolant électrique de manière à isoler électriquement le faisceau du conteneur dans lequel le faisceau sera ultérieurement placé. La ou les têtes de plaque(s) positive(s) et négative(s) ne sont néanmoins pas entourées d’un tel film de manière à pouvoir rester accessibles pour les opérations de fixation aux pièces de connexion électrique positive et négatives.The faces of the electrochemical bundle are preferably surrounded by an electrically insulating polymeric film so as to electrically isolate the bundle from the container in which the bundle will subsequently be placed. The positive and negative plate head(s) are nevertheless not surrounded by such a film so as to be able to remain accessible for fastening operations to the positive and negative electrical connection parts.

La pièce de connexionThe connecting piece

La pièce de connexion est obtenue en superposant une pluralité de feuillards métalliques de longueurs différentes. Le métal du feuillard peut être choisi parmi le cuivre ou les alliages de cuivre, l'aluminium ou les alliages d'aluminium, le nickel ou les alliages de nickel, l'acier et l'inox. La pièce de connexion positive, c’est-à-dire celle reliant ladite au moins une plaque positive à la borne positive de sortie de courant est de préférence en aluminium ou en alliage à base d’aluminium. La pièce de connexion négative, c’est-à-dire celle reliant ladite au moins une plaque négative à la borne négative de sortie de courant est de préférence en cuivre ou en alliage à base de cuivre.The connection piece is obtained by superimposing a plurality of metal strips of different lengths. The strip metal can be chosen from copper or copper alloys, aluminum or aluminum alloys, nickel or nickel alloys, steel and stainless steel. The positive connection part, that is to say the one connecting said at least one positive plate to the positive current output terminal is preferably made of aluminum or an aluminum-based alloy. The negative connection part, that is to say that connecting said at least one negative plate to the negative current output terminal is preferably made of copper or a copper-based alloy.

La pièce de connexion électrique positive ou négative est généralement constituée de la superposition de 2 à 30 feuillards métalliques, de préférence de 5 à 20 feuillards. L’épaisseur de chacun des feuillards métalliques va de 0,1 mm à 0,4 mm, de préférence de 0,1 mm à 0,2 mm. Typiquement, la pièce de connexion positive est constituée de la superposition de 5 à 9 feuillards d’aluminium présentant chacun une épaisseur allant de 0,1 à 0,3 mm, de préférence 7 feuillards d’aluminium présentant chacun une épaisseur d’environ 0,2 mm. Typiquement, la pièce de connexion négative est constituée de la superposition de 6 à 10 feuillards de cuivre présentant une épaisseur allant de 0,1 à 0,3 mm, de préférence 8 feuillards de cuivre présentant chacun une épaisseur d’environ 0,1 mm.The positive or negative electrical connection part generally consists of the superposition of 2 to 30 metal strips, preferably from 5 to 20 strips. The thickness of each of the metal strips ranges from 0.1 mm to 0.4 mm, preferably from 0.1 mm to 0.2 mm. Typically, the positive connection part consists of the superposition of 5 to 9 aluminum strips each having a thickness ranging from 0.1 to 0.3 mm, preferably 7 aluminum strips each having a thickness of about 0 .2 mm. Typically, the negative connection piece consists of the superposition of 6 to 10 copper strips having a thickness ranging from 0.1 to 0.3 mm, preferably 8 copper strips each having a thickness of about 0.1 mm .

La pièce de connexion comporte deux parties dans chacune desquelles des portions des feuillards sont fixées les unes aux autres. Ces portions de feuillards peuvent être fixées par soudure laser ou par soudure aux ultra-sons ou par soudure par résistance ou par soudure par induction. L’opération de soudure de ces deux portions des feuillards permet d’une part d’augmenter la rigidité de ces deux portions, ce qui facilite l’opération ultérieure de soudure de ces deux portions aux têtes de plaques et aux bornes de sortie de courant. Elle rend d’autre part les feuillards solidaires entre eux de sorte que la pièce de connexion ne forme qu’une seule pièce après soudure de ces deux portions. Le fait que les différents feuillards ne constituent qu’une seule pièce permet de ne pas alourdir la gestion des stocks des différents constituants de l’élément. Dans chacune de ces deux parties, les portions des feuillards fixées les unes aux autres sont de préférence de longueurs identiques. Une première de ces deux parties est destinée à être connectée à ladite au moins une tête de plaque positive ou négative. La seconde de ces deux parties est destinée à être connectée à une borne de sortie de courant positive ou négative. Ces deux parties ne sont pas nécessairement de longueurs égales. Leurs longueurs respectives sont adaptées aux dimensions des têtes de plaques et aux dimensions des pieds des bornes de sortie de courant.The connection piece comprises two parts in each of which portions of the strips are fixed to each other. These strip portions can be fixed by laser welding or by ultrasonic welding or by resistance welding or by induction welding. The operation of welding these two portions of the strips makes it possible on the one hand to increase the rigidity of these two portions, which facilitates the subsequent operation of welding these two portions to the plate heads and to the current output terminals . It also makes the strips integral with each other so that the connection piece forms only one piece after these two portions have been welded. The fact that the various strips constitute only one part makes it possible not to weigh down the management of the stocks of the various constituents of the element. In each of these two parts, the portions of the strips fixed to each other are preferably of identical lengths. A first of these two parts is intended to be connected to said at least one positive or negative plate head. The second of these two parts is intended to be connected to a positive or negative current output terminal. These two parts are not necessarily of equal length. Their respective lengths are adapted to the dimensions of the plate heads and to the dimensions of the feet of the current output terminals.

Une partie coudée relie les deux parties dans lesquelles des portions des feuillards sont fixées les unes aux autres. Dans cette partie coudée, les feuillards ne sont pas fixés les uns aux autres. Ils sont libres de se déformer. Ils sont de longueurs différentes. La longueur des feuillards augmente au fur et à mesure que la position du feuillard se rapproche de l’extérieur du coude. La longueur variable des feuillards dans la partie coudée permet de faciliter l’opération de pliage de la pièce de connexion. On estime à de 50 à 70 % la réduction de l’effort déployé pour plier la pièce de connexion par rapport à l’effort qu’il serait nécessaire d’appliquer si la pièce de connexion était constituée d’une seule lame métallique de même épaisseur que l’épaisseur totale de la pluralité de feuillards. La flexibilité apportée par la partie coudée permet de réduire le risque de cassure ou d’endommagement de la pièce de connexion. Le pliage peut être réalisé à la main par un opérateur ou de manière automatique par une machine. L’emploi d’outil ou de cale n’est pas requis. La longueur totale Lid’un feuillard i peut par exemple être déterminée en utilisant la relation suivante :
Li= B + π (A/2 + Ei. Di) + C
où
A représente la distance entre les deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres en considérant le feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude, pour un pliage de la pièce de connexion à 180°;
B représente la longueur de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres ;
C représente la longueur de la seconde partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres ;
Direprésente l’épaisseur du feuillard i ;
Eireprésente la position du feuillard i, la valeur i=0 étant attribuée au feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude. On pourra se référer au schéma de la .A bent part connects the two parts in which portions of the strips are fixed to each other. In this bent part, the strips are not fixed to each other. They are free to deform. They are of different lengths. The length of the straps increases as the position of the strap gets closer to the outside of the elbow. The variable length of the strips in the bent part facilitates the bending operation of the connection piece. It is estimated at 50 to 70% the reduction in the effort deployed to bend the connecting part compared to the effort that would be necessary to apply if the connecting part consisted of a single metal blade of the same thickness than the total thickness of the plurality of strips. The flexibility provided by the bent part makes it possible to reduce the risk of breakage or damage to the connection part. Folding can be done by hand by an operator or automatically by a machine. The use of tools or wedges is not required. The total length L i of a strip i can for example be determined using the following relationship:
L i = B + π (A/2 + E i . D i ) + C
Or
A represents the distance between the two parts made up of portions of strips fixed to each other, considering the strip located in the position closest to the inside of the elbow, for a bending of the connection piece at 180°;
B represents the length of one of the two parts made up of portions of strips fixed to each other;
C represents the length of the second part consisting of portions of strips fixed to each other;
D i represents the thickness of strip i;
E i represents the position of the strip i, the value i=0 being assigned to the strip located in the position closest to the inside of the elbow. You can refer to the diagram of the .

La représente schématiquement une vue en coupe d’une pièce de connexion (3) coudée à 90° avant soudure des deux portions des feuillards superposés. Sur cet exemple, on peut noter que la pièce de connexion résulte de la superposition de six feuillards et que la longueur du feuillard augmente au fur et à mesure que la position du feuillard se rapproche de l’extérieur du coude.There schematically represents a sectional view of a connection piece (3) bent at 90° before welding of the two portions of the superimposed strips. In this example, it can be noted that the connection piece results from the superposition of six strips and that the length of the strip increases as the position of the strip approaches the outside of the elbow.

La représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion (3) coudée à 90° après soudure des deux portions (4, 5) des feuillards superposés et avant mise en place et fixation de la pièce de connexion dans l’élément électrochimique. Dans les portions droites du feuillard, les feuillards sont solidaires les uns des autres en raison de la soudure. On note l’aspect en forme de goutte d’eau de la partie coudée (6) de la pièce de connexion.There schematically represents a sectional view of the connection part (3) bent at 90° after welding of the two portions (4, 5) of the superposed strips and before positioning and fixing of the connection part in the electrochemical element. In the straight portions of the strip, the strips are integral with each other due to the welding. Note the drop-shaped appearance of the bent part (6) of the connection piece.

La représente schématiquement une vue en coupe de la pièce de connexion (3) après sa mise en place et sa fixation dans l’élément. Dans cette configuration, la pièce de connexion est pliée à 180°. Les portions du feuillard qui ne sont pas pliées (4, 5) sont soudées à ladite au moins une tête de plaque positive ou négative et à la borne de sortie de courant positive ou négative (non représentées). La partie coudée (6) forme un demi-cercle.There schematically represents a sectional view of the connection part (3) after its installation and its fixing in the element. In this configuration, the connecting piece is bent at 180°. The portions of the strip which are not bent (4, 5) are welded to said at least one positive or negative plate head and to the positive or negative current output terminal (not shown). The bent part (6) forms a semicircle.

La est une vue en perspective d’une pièce de connexion (3) selon l’invention. Cette figure montre la forme coudée à 90° de la pièce de connexion avant fixation à des têtes de plaque et à une borne de sortie de courant.There is a perspective view of a connecting piece (3) according to the invention. This figure shows the 90° angled shape of the connection piece before attachment to plate heads and a current output terminal.

La est une vue de dessus d’un faisceau électrochimique (F) sur lequel une pièce de connexion positive (3-1) a été soudée aux têtes de plaques des électrodes positives (1) et une pièce de connexion négative (3-2) a été soudée aux têtes de plaques des électrodes négatives (2).There is a top view of an electrochemical bundle (F) on which a positive connection part (3-1) has been welded to the plate heads of the positive electrodes (1) and a negative connection part (3-2) has been welded to the plate heads of the negative electrodes (2).

Procédé de fabrication d’un élément électrochimique :Process for manufacturing an electrochemical element:

A)AT) Cas d’un seulCase of one faisceau électrochimique :electrochemical bundle:

Les étapes de fabrication d’un élément électrochimique comprenant un seul élément sont décrites en relation avec les figures 6a, 6b et 6c. Ces figures illustrent la mise en place et la soudure d’une pièce de connexion à des têtes de plaques d’une polarité donnée et à une borne de sortie de courant de même polarité. Il est entendu que cette description vaut aussi pour la mise en place et la soudure de la pièce de connexion aux têtes de plaques et à la borne de sortie de courant de polarité opposée. On préfère que la pièce de connexion électrique positive et la pièce de connexion électrique négative soient toutes les deux selon l’invention mais il est aussi envisageable de fabriquer un élément dans lequel seule une des deux pièces de connexion positive ou négative serait selon l’invention.The steps for manufacturing an electrochemical element comprising a single element are described in relation to FIGS. 6a, 6b and 6c. These figures illustrate the positioning and soldering of a connection part to plate heads of a given polarity and to a current output terminal of the same polarity. It is understood that this description also applies to the positioning and soldering of the connection piece to the plate heads and to the current output terminal of opposite polarity. It is preferred that the positive electrical connection part and the negative electrical connection part are both according to the invention but it is also possible to manufacture an element in which only one of the two positive or negative connection parts would be according to the invention .

On met à disposition un faisceau électrochimique (F) tel que décrit ci-avant.An electrochemical bundle (F) is provided as described above.

On met à disposition une pièce de connexion électrique telle que décrite ci-avant. La pièce de connexion avant sa mise en place dans l’élément présente un angle de pliage d’environ 90°, tel que décrit à la . La soudure des deux portions des feuillards se fait préalablement à la mise en place de la pièce de connexion dans l’élément.An electrical connection part as described above is provided. The connection piece before its installation in the element has a bending angle of approximately 90°, as described in . The welding of the two portions of the strips is done prior to the positioning of the connecting piece in the element.

Afin de faciliter l’opération de soudure de ladite au moins une tête de plaque (1) à la pièce de connexion de polarité correspondante, on peut au préalable plier ladite au moins une tête de plaques à environ 90° de manière que le plan de ladite au moins une tête de plaques soit perpendiculaire au plan du faisceau électrochimique (voir ). Le plan du faisceau électrochimique, encore appelé plan prismatique, est défini comme étant le plan passant par la face du faisceau électrochimique présentant la plus grande surface.In order to facilitate the welding operation of said at least one plate head (1) to the connection part of corresponding polarity, it is possible beforehand to bend said at least one plate head at approximately 90° so that the plane of said at least one plate head is perpendicular to the plane of the electrochemical beam (see ). The plane of the electrochemical bundle, also called the prismatic plane, is defined as being the plane passing through the face of the electrochemical bundle having the largest surface.

On fixe, généralement par soudure, ladite au moins une tête de plaque à une première (4) des deux parties (4, 5) de la pièce de connexion électrique constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres.Said at least one plate head is fixed, generally by welding, to a first (4) of the two parts (4, 5) of the electrical connection piece consisting of portions of the strips fixed to each other.

On met à disposition un couvercle (7) présentant de préférence sur une même paroi deux bornes de sortie de courant de polarité opposées. Comme représenté à la , on fixe, généralement par soudure, la seconde partie (5) de la pièce de connexion électrique constituée de portions des feuillards fixées les unes aux autres à l’une des deux bornes de sortie de courant (8). La soudure se fait généralement sur la face interne du couvercle. A l’issue de cette étape de soudage, le plan du couvercle est parallèle au plan prismatique. On répète ces deux opérations de soudure pour la pièce de connexion de polarité opposée.A cover (7) is provided, preferably having on the same wall two current output terminals of opposite polarity. As depicted at , the second part (5) of the electrical connection piece consisting of portions of the strips fixed to each other is fixed, generally by welding, to one of the two current output terminals (8). Welding is generally done on the inside of the cover. At the end of this welding step, the cover plane is parallel to the prismatic plane. These two soldering operations are repeated for the connection piece of opposite polarity.

On plie simultanément la pièce de connexion électrique positive et la pièce de connexion électrique négative d’un angle d’environ 90° de sorte qu’en fin de pliage, les deux parties dans lesquelles les portions des feuillards sont fixées les unes aux autres se font face. A l’issue de cette étape de pliage, le plan du couvercle (7) est perpendiculaire au plan prismatique.The positive electrical connection part and the negative electrical connection part are simultaneously bent through an angle of approximately 90° so that, at the end of the bend, the two parts in which the portions of the strips are fixed to each other face. At the end of this folding step, the cover plane (7) is perpendicular to the prismatic plane.

On introduit le faisceau électrochimique dans un conteneur de format prismatique (15). Cette situation est représentée à la . On remplit le conteneur de l’élément par un électrolyte. Puis, on ferme hermétiquement le couvercle sur le conteneur pour obtenir l’élément (20).The electrochemical beam is introduced into a container of prismatic format (15). This situation is represented in the . The cell container is filled with an electrolyte. Then, the lid is hermetically closed on the container to obtain the element (20).

L’élément électrochimique peut être de tout type. En particulier, il peut être de type lithium-ion.The electrochemical element can be of any type. In particular, it may be of the lithium-ion type.

B) Cas de plusieurs faisceaux électrochimiques :B) Case of several electrochemical beams:

Plusieurs faisceaux électrochimiques peuvent être connectés en parallèle afin d’augmenter la capacité de l’élément.Several electrochemical beams can be connected in parallel in order to increase the capacity of the element.

Une première possibilité pour connecter plusieurs faisceaux électrochimiques en parallèle est de prévoir que la partie de la pièce de connexion constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres présente une surface suffisante pour s’étendre sur les têtes de plaque de tous les faisceaux électrochimiques. La est une vue de côté de deux faisceaux électrochimiques (F-1, F-2) de format parallélépipédique placés l’un au-dessus de l’autre et connectés en parallèle. Les têtes de plaque (1) d’une polarité donnée des deux faisceaux sont repliées dans un même plan et sont connectées à une pièce de connexion électrique commune. La partie (4) de la pièce de connexion commune s’étend sur les têtes de plaques des deux faisceaux électrochimiques. Par souci de simplification, seule la connexion d’une polarité donnée est représentée.A first possibility for connecting several electrochemical bundles in parallel is to provide that the part of the connection part consisting of portions of strips fixed to each other has a sufficient surface to extend over the plate heads of all the electrochemical bundles. There is a side view of two electrochemical beams (F-1, F-2) of parallelepipedal format placed one above the other and connected in parallel. The plate heads (1) of a given polarity of the two beams are folded in the same plane and are connected to a common electrical connection part. Part (4) of the common connection piece extends over the plate heads of the two electrochemical bundles. For simplicity, only the connection of a given polarity is shown.

Une seconde possibilité pour connecter plusieurs faisceaux électrochimiques en parallèle consiste à connecter les extrémités des pièces de connexion des différents faisceaux sur une surface commune du couvercle servant de borne de sortie de courant. Une telle situation est représentée sur la dans le cas particulier de deux faisceaux. Cette figure est une vue de dessus de deux faisceaux électrochimiques (F-1, F-2) de format parallélépipédique connectés en parallèle à la surface interne du couvercle (7) de l’élément avant pliage des pièces de connexion positives et négatives. Une première surface du couvercle (8) est réservée pour la connexion des deux pièces de connexion positive (10-1, 10-2) des faisceaux électrochimiques. Une seconde surface (9) du couvercle est réservée pour la connexion des deux pièces de connexion négative (5-1, 5-2) des deux faisceaux électrochimiques. Cette surface sert de point de connexion commun aux deux faisceaux électrochimiques. La est une représentation de l’assemblage de la selon le plan de coupe A-A. Elle met en évidence pour chaque faisceau électrochimique la partie (4-1, 4-2) des deux pièces de connexion constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres qui est soudée aux têtes de plaques (1). Elle met également en évidence pour chaque faisceau électrochimique la partie (5-1, 5-2) des deux pièces de connexion constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres qui est soudée à la surface interne du couvercle.A second possibility for connecting several electrochemical bundles in parallel consists in connecting the ends of the connection parts of the different bundles to a common surface of the cover serving as a current output terminal. Such a situation is represented on the in the special case of two beams. This figure is a top view of two electrochemical bundles (F-1, F-2) of parallelepipedic format connected in parallel to the internal surface of the cover (7) of the element before folding the positive and negative connection parts. A first surface of the cover (8) is reserved for the connection of the two positive connection parts (10-1, 10-2) of the electrochemical bundles. A second surface (9) of the cover is reserved for the connection of the two negative connection parts (5-1, 5-2) of the two electrochemical bundles. This surface serves as a common connection point for the two electrochemical beams. There is a representation of the assembly of the according to section plan AA. It highlights for each electrochemical beam the part (4-1, 4-2) of the two connection parts consisting of portions of strips fixed to each other which is welded to the plate heads (1). It also highlights for each electrochemical bundle the part (5-1, 5-2) of the two connection parts consisting of portions of strips fixed to each other which is welded to the internal surface of the cover.

La représente une vue en perspective de l’élément après pliage de 90° supplémentaires des deux pièces de connexion. Le couvercle (7) est muni d’une borne positive (8) et d’une borne négative (9) de sortie de courant. Le plan du couvercle (7) qui était parallèle au plan prismatique des faisceaux électrochimiques (F-1, F-2) avant pliage à la devient perpendiculaire au plan prismatique des faisceaux électrochimiques après pliage.There shows a perspective view of the element after folding an additional 90° of the two connecting pieces. The cover (7) is provided with a positive terminal (8) and a negative terminal (9) for current output. The plane of the cover (7) which was parallel to the prismatic plane of the electrochemical bundles (F-1, F-2) before folding with the becomes perpendicular to the prismatic plane of the electrochemical beams after bending.

Les figures 7 à 10 représentent un élément comprenant deux faisceaux mais le nombre de faisceaux pouvant être connectés en parallèle n’est pas particulièrement limité.Figures 7 to 10 show an element comprising two beams, but the number of beams that can be connected in parallel is not particularly limited.

Claims (14)

Elément électrochimique (20) comprenant :
a) au moins un assemblage (F) de format parallélépipèdique d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative séparées par un séparateur (S), ladite au moins une plaque positive comportant une tête de plaque positive (1) constituée d’une portion d’un premier collecteur de courant non recouverte de matière active positive, ladite au moins une plaque négative comportant une tête de plaque négative (2) constituée d’une portion d’un second collecteur de courant non recouverte de matière active négative ;
b) une pièce de connexion électrique (3) positive adaptée à connecter ladite au moins une tête de plaque positive (1) à une borne positive (8) de sortie de courant de l’élément ;
c) une pièce de connexion électrique (3) négative adaptée à connecter ladite au moins une tête de plaque négative (2) à une borne négative (9) de sortie de courant de l’élément ;
- l’une au moins de la pièce de connexion électrique positive ou de la pièce de connexion électrique négative étant constituée d’une superposition d’une pluralité de feuillards métalliques, et
comportant :
i) deux parties (4, 5) constituées chacune de portions de feuillards fixées les unes aux autres et
ii) une partie coudée (6) reliant ces deux parties, la partie coudée étant constituée de portions libres des feuillards, les portions libres des feuillards étant de longueurs différentes, l’une des deux parties constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres étant connectée à ladite au moins une tête de plaque de polarité correspondante, la seconde partie constituée de portions des feuillards fixées les unes aux autres étant connectée à une borne de sortie de courant de polarité correspondante.Electrochemical element (20) comprising:
a) at least one assembly (F) of parallelepipedal format of at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator (S), said at least one positive plate comprising a positive plate head (1) consisting of a portion of a first current collector not covered with positive active material, said at least one negative plate comprising a negative plate head (2) consisting of a portion of a second current collector not covered with material active negative;
b) a positive electrical connection piece (3) suitable for connecting said at least one positive plate head (1) to a positive current output terminal (8) of the element;
c) a negative electrical connection piece (3) suitable for connecting said at least one negative plate head (2) to a negative current output terminal (9) of the element;
- at least one of the positive electrical connection part or of the negative electrical connection part consisting of a superposition of a plurality of metal strips, and
including:
i) two parts (4, 5) each consisting of portions of strips fixed to each other and
ii) a bent part (6) connecting these two parts, the bent part consisting of free portions of the strips, the free portions of the strips being of different lengths, one of the two parts consisting of portions of the strips fixed to each other being connected to said at least one plate head of corresponding polarity, the second part consisting of portions of the strips fixed to each other being connected to a current output terminal of corresponding polarity. Elément électrochimique selon la revendication 1, dans lequel, dans la partie coudée (6), la longueur des feuillards augmente au fur et à mesure que la position des feuillards dans la superposition se rapproche de l’extérieur du coude.Electrochemical element according to Claim 1, in which, in the bent part (6), the length of the strips increases as the position of the strips in the superposition approaches the outside of the bend. Elément électrochimique selon la revendication 2, dans lequel la longueur totale Lid’un feuillard i est calculée par l’expression
Li= B +π (A/2 + Ei. Di) + C
où
A représente la distance entre les deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres pour le feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude, pour un pliage de la pièce de connexion à 180°;
B représente la longueur de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres ;
C représente la longueur de la seconde partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres ;
Direprésente l’épaisseur du feuillard i ;
Eireprésente la position du feuillard i, la valeur i=0 étant attribuée au feuillard situé en position la plus proche de l’intérieur du coude.Electrochemical element according to claim 2, in which the total length L i of a strip i is calculated by the expression
L i = B +π (A/2 + E i . D i ) + C
Or
A represents the distance between the two parts made up of portions of strips fixed to each other for the strip located in the position closest to the inside of the elbow, for a bending of the connection piece at 180°;
B represents the length of one of the two parts made up of portions of strips fixed to each other;
C represents the length of the second part consisting of portions of strips fixed to each other;
D i represents the thickness of strip i;
E i represents the position of the strip i, the value i=0 being assigned to the strip located in the position closest to the inside of the elbow. Elément électrochimique selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, au sein d’une partie constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres (4, 5), les feuillards superposés sont de longueur identique.Electrochemical cell according to one of Claims 1 to 3, in which, within a part consisting of portions of strips fixed to one another (4, 5), the superimposed strips are of identical length. Elément électrochimique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la pièce de connexion électrique positive ou négative est constituée de la superposition de 2 à 30 feuillards métalliques, de préférence de 5 à 20 feuillards métalliques.Electrochemical element according to one of the preceding claims, in which the positive or negative electrical connection part consists of the superposition of 2 to 30 metal foils, preferably of 5 to 20 metal foils. Elément électrochimique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur de chacun des feuillards métalliques va de 0,1 mm à 0,4 mm, de préférence de 0,1 mm à 0,2 mm.Electrochemical element according to one of the preceding claims, in which the thickness of each of the metal foils ranges from 0.1 mm to 0.4 mm, preferably from 0.1 mm to 0.2 mm. Elément électrochimique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’assemblage de format parallélépipèdique comporte une pluralité de plaques positives et une pluralité de plaques négatives, les têtes de plaque des plaques positives (1) et les têtes de plaque des plaques négatives (2) dépassant d’un même côté de l’assemblage (F) de format parallélépipèdique.Electrochemical element according to one of the preceding claims, in which the assembly of parallelepipedal format comprises a plurality of positive plates and a plurality of negative plates, the plate heads of the positive plates (1) and the plate heads of the negative plates ( 2) protruding from the same side of the assembly (F) of parallelepipedic format. Elément électrochimique selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre :
- un conteneur (15) destiné à recevoir ledit au moins un assemblage et
- un couvercle (7) destiné à obturer le conteneur.Electrochemical cell according to one of the preceding claims, further comprising:
- a container (15) intended to receive said at least one assembly and
- a cover (7) intended to seal the container. Elément électrochimique selon la revendication 8, dans lequel les deux bornes de sortie de courant (8, 9) de l’élément sont situées sur le couvercle.An electrochemical cell according to claim 8, wherein the two current output terminals (8, 9) of the cell are located on the cover. Elément électrochimique selon la revendication 8, comprenant une pluralité d’assemblages (F-1, F-2), les assemblages étant logés dans le conteneur (15) de l’élément, les secondes parties (5) des pièces de connexion (3) électrique positive et négative constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres étant reliées électriquement au couvercle (7) de l’élément.An electrochemical cell according to claim 8, comprising a plurality of assemblies (F-1, F-2), the assemblies being housed in the container (15) of the cell, the second parts (5) of the connecting pieces (3 ) positive and negative electrical consisting of portions of the strips fixed to each other being electrically connected to the cover (7) of the element. Procédé de fabrication d’un élément électrochimique (20) comprenant les étapes de :
a) mise à disposition d’au moins un assemblage (F) de format parallélépipèdique d’au moins une plaque positive et d’au moins une plaque négative séparées par un séparateur, ladite au moins une plaque positive comportant une tête de plaque positive (1) constituée d’une portion d’un premier collecteur de courant non recouverte de matière active positive, ladite au moins une plaque négative comportant une tête de plaque négative (2) constituée d’une portion d’un second collecteur de courant non recouverte de matière active négative ;
b) mise à disposition d’une pièce de connexion électrique (3) positive et d’une pièce de connexion électrique (3) négative, l’une au moins de la pièce de connexion électrique positive ou de la pièce de connexion électrique négative étant constituée de la superposition d’une pluralité de feuillards métalliques, et comportant :
i) deux parties (4, 5) formant entre elles un angle de 90° ± 20° et constituées chacune de portions de feuillards fixées les unes aux autres et
ii) une partie coudée (6) reliant ces deux parties, la partie coudée étant constituée de portions libres des feuillards, les portions
libres des feuillards étant de longueurs différentes ;
c) soudure de l’une des deux parties de la pièce de connexion électrique constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres à ladite (4) au moins une tête de plaque de polarité correspondante (1, 2) ;
d) mise à disposition d’un couvercle (7) comprenant deux bornes (8, 9) de sortie de courant ;
e) soudure de la seconde partie (5) de la pièce de connexion électrique constituée de portions des feuillards fixées les unes aux autres à la borne de sortie de courant de polarité correspondante ;
f) pliage de la pièce de connexion d’un angle d’environ 90° ± 20° pour amener face à face les deux parties constituées de portions des feuillards fixées les unes aux autres.A method of manufacturing an electrochemical element (20) comprising the steps of:
a) provision of at least one assembly (F) of parallelepipedic format of at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator, said at least one positive plate comprising a positive plate head ( 1) consisting of a portion of a first current collector not covered with positive active material, said at least one negative plate comprising a negative plate head (2) consisting of a portion of a second current collector not covered negative active material;
b) providing a positive electrical connection part (3) and a negative electrical connection part (3), at least one of the positive electrical connection part or of the negative electrical connection part being consisting of the superposition of a plurality of metal strips, and comprising:
i) two parts (4, 5) forming between them an angle of 90° ± 20° and each consisting of portions of strips fixed to each other and
ii) a bent part (6) connecting these two parts, the bent part being made up of free portions of the strips, the portions
free strips being of different lengths;
c) welding of one of the two parts of the electrical connection part consisting of portions of the strips fixed to each other to said (4) at least one head of corresponding polarity plate (1, 2);
d) provision of a cover (7) comprising two current output terminals (8, 9);
e) welding of the second part (5) of the electrical connection piece consisting of portions of the strips fixed to each other to the current output terminal of corresponding polarity;
f) bending the connection piece through an angle of approximately 90°±20° to bring the two parts made up of portions of the strips fixed to each other face to face. Procédé de fabrication d’un élément électrochimique comprenant les étapes de :
a) mise à disposition de N assemblages de format parallélépipèdique (F-1, F-2) avec N ≥ 2 ; chaque assemblage comprenant au moins une plaque positive et au moins une plaque négative séparées par un séparateur, ladite au moins une plaque positive comportant une tête de plaque positive (1) constituée d’une portion d’un premier collecteur de courant non recouverte de matière active positive, ladite au moins une plaque négative comportant une tête de plaque négative (2) constituée d’une portion d’un second collecteur de courant non recouverte de matière active négative ;
b) mise à disposition de N pièces de connexion électrique (3) positive et de N pièces de connexion électrique négative ; au moins une des N pièces de connexion électrique (3) positive ou au moins une des N pièces de connexion électrique négative étant constituée d’une superposition d’une pluralité de feuillards métalliques, et comportant :
i) deux parties (4, 5) formant entre elles un angle de 90°± 20° et constituées chacune de portions de feuillards fixées les unes aux autres et
ii) une partie coudée (6) reliant ces deux parties, la partie coudée étant constituée de portions libres des feuillards, les portions libres des feuillards étant de longueurs différentes ;
c) soudure de l’une des deux parties (4) constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres de ladite au moins une des N pièces de connexion électrique positive à ladite au moins une tête de plaque positive des N assemblages, et/ou soudure de l’une des deux parties constituées de portions de feuillards fixées les unes aux autres de ladite au moins une des N pièces de connexion électrique négative à ladite au moins une tête de plaque négative des N assemblages ;
d) mise à disposition d’un couvercle (7) comprenant une borne positive de sortie de courant (8) et une borne négative de sortie de courant (9) ;
e) soudure de la seconde partie (5) constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres de ladite au moins une des N pièces de connexion électrique positive à la borne positive de sortie de courant (8), et/ou soudure de la seconde partie (5) constituée de portions de feuillards fixées les unes aux autres de ladite au moins une des N pièces de connexion électrique négative à la borne négative de sortie de courant (9) ;
f) pliage simultané des N pièces de connexion électrique positive et des N pièces de connexion électrique négative d’un angle de 90°± 20°.Method of manufacturing an electrochemical element comprising the steps of:
a) provision of N parallelepipedic format assemblies (F-1, F-2) with N ≥ 2; each assembly comprising at least one positive plate and at least one negative plate separated by a separator, said at least one positive plate comprising a positive plate head (1) consisting of a portion of a first current collector not covered with material positive active, said at least one negative plate comprising a negative plate head (2) consisting of a portion of a second current collector not covered with negative active material;
b) provision of N positive electrical connection parts (3) and N negative electrical connection parts; at least one of the N positive electrical connection parts (3) or at least one of the N negative electrical connection parts consisting of a superposition of a plurality of metal strips, and comprising:
i) two parts (4, 5) forming between them an angle of 90°± 20° and each consisting of portions of strips fixed to each other and
ii) a bent part (6) connecting these two parts, the bent part being made up of free portions of the strips, the free portions of the strips being of different lengths;
c) welding of one of the two parts (4) consisting of portions of strips fixed to each other of said at least one of the N positive electrical connection parts to said at least one positive plate head of the N assemblies, and/ or welding of one of the two parts consisting of portions of strips fixed to each other of said at least one of the N negative electrical connection parts to said at least one negative plate head of the N assemblies;
d) provision of a cover (7) comprising a positive current output terminal (8) and a negative current output terminal (9);
e) welding of the second part (5) consisting of portions of strips fixed to each other of said at least one of the N positive electrical connection parts to the positive current output terminal (8), and/or welding of the second part (5) consisting of portions of strips fixed to each other of said at least one of the N parts for negative electrical connection to the negative current output terminal (9);
f) simultaneous bending of the N positive electrical connection parts and the N negative electrical connection parts through an angle of 90°±20°. Procédé selon la revendication 11 ou 12, comprenant en outre l’étape g) d’introduction de l’assemblage muni du couvercle ou des assemblages munis du couvercle dans un conteneur (15).A method according to claim 11 or 12, further comprising the step g) of placing the lidded assembly or lidded assemblies into a container (15). Procédé selon l’une des revendications 11 à 13, comprenant en outre l’étape h) de remplissage du conteneur de l’élément par un électrolyte et l’étape i) de fermeture hermétique du couvercle sur le conteneur de l’élément.Method according to one of claims 11 to 13, further comprising the step h) of filling the container of the element with an electrolyte and the step i) of sealing the lid on the container of the element.
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