Brevet FR2005097A1 — publié le 19691205

La présente invention concerne un joint hermétique perfectionné pour piles à électrolyte. Une des causes ordinaires des défaillances des batteries scellées ou étanches réside dans les fuites qui se produisent 5 au joint d'étanchéité entourant la borne d'électrode. Il est habituel de faire jouer au récipient de la batterie le rôle de pièce de contact de l'une des électrodes, ordinairement de pôle négatif.tandis que la pièce de contact ou borne de l'autre électrode s'étend à travers une douille isolante vers l'inté-K) rieur du récipient de la pile, où elle est en contact avec la ou les plaques positives. Le joint entre cette borne d'électrode et le réceptacle doit résister à des pressions modérées aux températures ambiantes, pendant des périodes prolongées. On constate souvent que le cycle thermique auquel est soumise la 15 pile,dans la gamme des températures ambiantes, peut être très sévère dans certains climats et que des écarts journaliers de l'ordre de 15°C et des écarts saisonniers de l'ordre de 70°C sont fréquents dans des régions tempérées. Ces cycles thermiques sont à l'origine de dilatations et de contractions différen-20 tielles qui contribuent finalement à la destruction des joints étanches ordinaires pour bornes d'électrodes. Un but de la présente invention est de procurer une forme perfectionnée de pile étanche à électrolyte. Suivant la présente invention, on prévoit une pile étan-25 che ou scellée comprenant un récipient, des électrodes dans celui-ci, un tube de métal faisant corps avec le récipient et s'étendant dans celui-ci sensiblement sur toute sa profondeur, une gaine de matière plastique s'étendant dans le tube sur toute la longueur du tube et un fil de contact passant dans la gai-30 ne pour venir en contact avec une électrode à l'intérieur du récipient, le tube de métal étant sertien au moins plusieurs endroits de sa longueur pour comprimer la gaine de matière plastique contre le fil et pour réaliser 1'étanchéitésous pression entre le tube de métal et le fil de contact. 35 La forme de réalisation préférée de l'invention vise un type de joint pour borne de contact, qui assure une étanchéité effective capable de résister à des pressions élevées pendant 69 09383 2 2005097 des périodes prolongées et qui reste essentiellement non affecté par un cycle thermique se reproduisànt continuellement entre des limites extrêmes. Son efficacité est due dans une large mesure à la longueur du joint. La très grande longueur 5 du joint est possible parce que le joint s'étend dans l'intérieur du récipient et que la longueur qui le limite est la dimension en longueur du récipient de la pile. La borne, dans l'ensemble de joint et de la borne, peut servir, en variante, de mandrin pour des piles utilisant des électrodes enroulées. 10 Dans cet emploi, ce mandrin n'occupe dans la pile aucun espace utile du point de vue électrochimique. L'ensemble de la borne et du joint comprend un tube de métal allongé s'étendant sur à peu près toute la longueur du récipient, à savoir sensiblement jusqu'au fond du récipient 15 cylindrique ou rectangulaire, une gaine ou revêtement de matière plastique à l'intérieur du tube de métal, et une électrode filiforme s'étendant d'un bout à l'autre de la gaine.On sertit alors le tube de métal en plusieurs parties au moins de sa longueur pour terminer le joint. La longueur considérable de l'en-20 semble de joint permet de sertir le tube en plus d'un endroit. En variante, on peut sertir le tube en tous points, à savoir sur toute sa longueur. L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description suivante associée à là considération des dessins, 25 dont la figure unique est une vue en élévation,avec coupe partielle, d'une pile avec un joint de borne, représentant la forme de réalisation préférée de l'invention. La pile donnée comme exemple à la figure'est une pile au nickel et au cadmium d'un type commercial ordinaire. Elle 30 est semblable en dimensions et en forme géométrique à une pile "D" normale, dont le téton de borne positive est placé au centre, au haut du récipient, ce dernier étant relié aux électrodes négatives. Dans la pile représentée au dessin, le récipient 10 est 35 un cylindre d'acier plaqué de nickel qui est initialement ouvert à sa partie supérieure. Le couvercle 11 qui est également en acier plaqué de nickel a une ouverture centrale pour recevoir 69 C93-3 3 2005097 la borne positive. Un tube de métal 12 est soudé au sommet et a'étend presque jusqu'au fond du récipient. Le tube peut être de nickel ou de métal plaqué de nickel. Si l'on inverse la polarité de la pile pour rendre la borne centrale négative (va-5 riante que l'on peut réaliser commodément), le tube 12 peut être d'un métal quelconque satisfaisant aux exigences structurales imposées et qui ne soit pas affecté fâcheusement par 1'électrolyte de la pile. Le couvercle TT et le tube 12 peuvent, dans une variante, être faits d'une pièce, ûa introduit un tu-10 bage creux ou manchon de matière plastique 13 dans le tube de métal, et on adapte le contact filiforme 14 de l'électrode positive dans le tubage de matière plastique 13. Le fil doit être conducteur mais, autrement, il est soumis aux mêmes restrictions que le tube de métal 12. Le tube 12 est serti en plusieurs en-15 droits au moins de sa longueur pour obtenir 1'étanchéité entre le fil 14 et le tube 12. Le sertissage impose à la matière plastique 13 une compression tant axiale que radiale et forme un joint étanche extrêmement efficace. Le joint étanche est particulièrement efficace lorsque l'ensemble se contracte et se di-20 late au cours du cycle thermique. Une rosielle de matière plastique 15 qui peut être distincte du manchon de matière plastique ou faire corps avec lui isole le téton positif 16 du récipient négatif. Le téton positif 16 serait normalement la partie terminale du fil 14 mais dlautres arrangements peuvent être 25 également efficaces. Enfin, les électrodes elles-mêmes sont montrées ici sous forme roulée, ce qui est classique dans ce genre de piles. La forme de l'électrode est particulièrement bien adaptée à l'agencement de fermeture étanche de cette forme de réalisation puisque le joint qui pend dans le réceptacle, joue 30 avantageusement le rôle de mandrin autour duquel s'enroulent les électrodes. L'électrode positive d'hydroxyde de nickel 1? est reliée par la patte 18 au fil de contact positif 14. L'électrode négative de cadmium 19 est reliée au récipient par la patte 20, Des agencements d'électrodes multiples et d'autres 35 configurations d'électrodes peuvent être utilisés aussi avec le type de joint de borne de cette forme de réalisation. Dans la forme de réalisation montrée à la figure, le fil 69 09383 4 2005097 14 est un fil de nickel d'un diamètre de 0,79 mm, le tubage de matière plastique 13 est en polytrifluorochloréthylène de 1,75 mm et le tube 12 est un tube de nickel de 3,2 mm. La matière plastique du manchon 13 peut être, en variante, du poly-5 propylène, du nylon, du polyéthylène' à forte densité ou un polymère quelconque qui soit relativement inerte vis-à-vis de l1électrolyte, assez élastique pour se prêter au sertissage sans se briser et qui ne s'écoule pas à froid de façon trop marquée sous la pression modérée (6,90 . 10^ Pa) que l'on trou 10 ve dans les piles scellées. Dans une forme de réalisation préférée, la matière plas tique doit avoir les propriétés suivantes à la température ambiante pour assurer que soient atteints au mieux les objectifs considérés précédemment s au moins 10 pour cent de déformation 15 plastique en compression sans se briser, au moins 2 pour cent de récupération élastique, une limite d'élasticité apparente 5 de plus de 69 . 10 Pa et une relaxation sous contraintes de moins de 20 pour cent après 10 ans sous une charge de 4450 M. Avec le modèle de pile représenté sur la figure, il 20 conviendrait normalement d'assembler le joint d'abord et de placer les électrodes autour du tube serti 12. Le fil 14 devrait alors être coudé et attaché à la patte 18, et la connexion négative être faite ensuite. On peut alors mettre cet ensemble dans le récipient 10 et sceller celui-ci par un 25 soudage périphérique 21. ~ .o.nn 2005097 69 09383 5 REVENDICATIONS 1.- Pile scellée comprenant un récipient, des électrodes dans ce-récipient, un tube de métal faisant corps avec le récipient et s'étendant sensiblement sur toute la profondeur du réci- 5 pient,une gaine de matière plastique s'étendant dans le tube sur toute la lon^rueur du tube,et un fil de contact passant dans la gaine pour venir en contact avec une électrod.e à l'intérieur du récipient,le tube de métal étant serti en au moins plusieurs endroits de sa longueur1 pour comprimer la gaine de matière plasti-*1 0 que contre le fil et pour réaliser un joint étancîie sous la pression,entre le tube de métal et le fil de contact. 2.- Pile suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le tube est serti sur sensiblement toute sa longueur. 5.- Pile suivant la revendication 1 ou la revendication 2, 1 5 caractérisée en ce que les électrodes sont roulées autour du tube de métal, le tube servant de mandrin. 4.- Pile suivant la revendication 1, la revendication 2 ou la revendication 5j caractérisée en ce que la gaine de matière plastique est en polychlorotrifluoréthylène, en polyéthylène, en 2 0 polypropylène ou en nylon. 5.- Pile suivant la revendication 1,ou la revendication 2 •3tj la revendication 3 ou la revendication 4-, caractérisée en ce que les électrodes contiennent de 1'hydroxyde de nickel et du cadL-.ium. 2 5 6.- Pile suivant l'une quelconque des revendications précé dentes ,caractérisée en ce que la gaine de matière plastique présente les caractéristiques suivantes à la température ambiante : au moins 10 pour cent de déformation plastique en eoiipression sans se briser, au moins 2 pour cent de récupération élastique, 5 0 une limite d'élasticité apparente de plus de 69 .10^Pa et une relaxation sous contraintes de moins de 20 pour cent après 10 ans sous une charge de 44-50 N.