Brevet FR2023590A1 — publié le 19700821

Des éléments primaires pourvus dlune enveloppe en matière plastique et d'une électrode métallique soluble sont actuellement connus sous les formes les phs variées, l'électrode généralement constituée en zinc ayant la forme d'un godet, alors que l'enveloppe en matière plastique qui est souvent réalisée en combinaison avec d'autres matériaux a pour rôle a'empêcher dsune manière efficace 11 écoulement du liquide de la paroi de l'électrode en forme de godet. lies modes de réalisation préconisés jusqu'à maintenant présentent cependant des inconvénients qui n1 ont pas encore pu être supprimés. Ctest ainsi que le fond souvent renforcé dans les électrodes en forme de godet n1 est absolument pas utilisé du point de vue électrochimique. En tous les cas aucun destypes réalisés connus ne sont absolument étanches en#dépit de nombreuses mesures de précaution. Par ailleurs ces mesures entraînent une augmentation considérable du nombre des différentes pièces constituant cet élément. En outre on peut encore remarquer que les réalisations connues conviennent seulement pour un type d'éléments particulier ou pour un système électrochimique déterminé. C'est pourquoi l'objet de cette invention était de trouver un élément primaire galvanique ne présentant pas les inconvénients précités. Cet objetif est atteint par le fait que sur 1'élément primaire rond selon l'invention comportant un*nveloppe en matière plastique et une électrode métallique soluble, cette électrode est constituée par un tube métallique entourant la contre-électrode et le collecteur disposé au milieu de celle-ci, alors que 11 enveloppe en matière plastique comprenant le couvercle en matière plastique électrquement isolante établit le contact électrique avec lté.ctrode soluble. Dans le cas le plus simple ltenveloppeest constituée à l'exception du couvercle dtune couche conductrice en matière plastique se trouvant à proximité immédiate de l'électrode, le fond de cette enveloppe pouvant comporter une prise métallique. Toutefois on utilisera de préférence des godets en matière plastique du type comportant une prise encastrée , faisant saillie de part et a'autre de leur fond et qui est électriquement en liai son avec 11 électrode soluble. Alors que l'enveloppe en matière plastique entourant le système électrique étant habituellement constituée du godet solidaire du couvercle, il se pourrait qu'on soit obligé pour des raisons techniques de fabrication de réaliser le fond seul contenant la prise métallique et de lepéunir finalement à 11 enveloppe en matière plastique en vue de former un godet. lia prise métallique sera avantageusement formée de manière élastique pour qu'elle s'applique fortement sur la partie inférieure du tube métallique. la tôle d'acier est particulièrement appropmée comme matériau pour des raisons de prix de revient. On peut augmenter sensiblement la résistance à la corrosion de la prise par nickelage ,éventuellement par un dorage final. La prise sera avantageusement constituée en laiton ou en fer blanc pour les types spéciaux.Il convient de réaliser parfois la prise dans le meme métal que 11 électrode soluble Alors qu'il est aisément possible d'installer la prise électrique sous la forme d'un disque à paroi élastique, il est notamment avantageux pour des raisons d'élasticité et d'économie de matériau de disposer dans le fond du godet en matière plastique la prise sous forme d'une lamelle à bords relevés de part et d'autre. Pour faciliter la mise en place du tube métallisque dans l'enveloppe en matière plastique, le bord du tube est recourbé vers l'intérieur. lie tube métallique est de préférence constitué par une bande métallique enroulée réunie en un tube mécaniquement stable au moyen d'une soudure par points, pas à s ou pleine. lies éléments du type selon l'invention sont remarquables en ce que la contre-électrode de l'électrode tubulaire est constituée par une masse dépolarisate ayant généralement une tige en charbon pour conducteur. Du fait que cette tige sert de collecteur dq/courant le couvercle de ltenveloppe en matière plastique est fermement appliquée contre une calotte en charbon entourant llestrémité supérieure de la tige'en vue d'empêcher avec certitude l'écoulement de l'électrolyte Selon un mode de réalisation la calotte en charbon constituée dans un-matériau -conducteur est encastrée-dans le couvercle en matière plastique par exemple en enrobant la calotte en charbon de matière plastique prévue à cet effet. Toutefois il est plus simple de fixer la calotte à l'en- droit prévu sur le couvercle en matière plastique soit par un traitement thermique soitpar collage. Selon le mode de réalisation préféré le bord du couvercle est pourvu dtune bague intérieure prenant appui directement sur l'électrode tubulaire. On peut également réunir des parties lisses du couvercle à l'enveloppe en matière plastique, notamment lorsque cette liaison devra entre effectuée au moyen dtune soudure aux ultra-sons. li'avantage de l'élément primaire selon l'invention réside dans le fait qu'il est absolument étanche et qu'il pourra de ce fait être utilisé dans des appareils onéreux dans lesquels l'écou- lement de ltélectrolyte provoquerait des dommages graves. La fabrication de cette élément est bon marché en raison de la suppression du fond de ltélectrode existant dans les réalisations classiques et du fait qutl est possible d'économiser de nombreuses pièces par rapport aux réalisations connues.L'élément peut être fabriqué selon une manière simple en grande série par des procédés en continu et pourra être utilisé au choix pour divers systèmes électrochimiques. L'invention a une très grande importance pour toutes les tailles des éléments primaires ronds. Ceci concerne particulièrement les éléments en zinc et en pyrolusite. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caracté attiques et avantages de celle-ci apparattront au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation et le procédé de fabrication de l'inventinn. La figure 1 non conforme à l'échelle représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention. L'enveloppe en matière plastique composée du couvercle 4 et du godet 1 forme l'élément proprement dit contenant le tube métallique 2 qui est en liaison avec le côté extérieur du fond en matière plastique par l'intermédiaire de la prise électrique 5 lie couvercle 4 applique fermement la calotte 5 sur le conducteur 5 qui est encastré dans la masse électro--chimique active de la contre-électrode 9. La cavité prévue pour le logement-du séparateur et de l'électrolyte porte le repère 10. lie matériau d'étanchéité 7 est appliqué sur la rondelle d'écartement 8. Alors que la calotte 5 est fermement appliquée sur la tige en charbon par l'intermédiaire du couvercle 4 ainsi que le montre la figure 1, les figures 2 à 5 représentent d'autres modes de réalisation du couvercle dont ceux des figures 2 et 4 constituent des modes préférentiels. Dans tous les modes de réalisation la calotte 11,15,19 ou 23 est directement encastrée dans le couvercle en matière plastique 12,16, 20 ou 24. lies électrodes tubulaires portent les repères 14,18,22 ou 26.Alors que la liaison entre le couvercle 20 et le godet 21 représentée sur la figure 4 peut entre exécutée en série , il est possible grâce à la configuration du bord du couvercle selon la figure 2 de loger fermement ltélec- trode tubulaire 14 dans l'élément et d'assurer une bonne liaison entre le couvercle et l'enveloppe 13. lie couvercle 16 représenté sur la figure 3 pénètre dans le godet en matière plastique 17 de telle manière qu'il prend appui sur l'électrode tubulaire 18, alors que le bord du couvercle 24 entoure partiellement selon la figure 5, le godet 25. lies figures 6 à 11 représentent en détail les possibilités de contact entrellfélectroae tubulaire et la prise électrique. Lorsque la prise électrique selon la figure 1 est réalisée par une rondelle 3 à bord recourbé, le fond de l'élément selon la figure 8 contient une lamelle de prise de courant 36 représentée par une vue en plan sur la figure 9. Selon les figures 6, 10 à 11, le bord inférieur de l'électro- de tubulaire est légèrement relevé d'une part pour faciliter son introduction dans ltenveloppe en matière plastique et d'autre part pour réaliser un bon contact entre l'électrode tubulaire et la prise électrique. Les modes de réalisation selon les figures 7 et 8 sont particulièrement avantageux en raison de 11 excellent contact élastique 36 existant grâce à la configuration de la prise 30 ou 33 encastrée dans l'enveloppe en matière plastique 31 ou3 avec l'électrode tubulaire 32 ou 35. Sur les figures #,10 et 11, les tubes, dont les bords inférieurs sont légèrement rentrants, portent les repères 29,4çet 44, les lamelles de contact étant désignés par 27,37 et 49 et les enveloppes en matière plastique par 28, 41 et 43. Dans les trois derniers modes de réalisation le contact est légèrement modifié par rapport à celui indiqué par 39 sur la figure 10, du fait que la partie relevée de la prise et essentiellement logée dans la paroi en matière plastique.La flèche A indiquée sous la figure 8 et le repère 38 sur la figure 10 désignent essentiellment la rainure circulaire formée par la paroi intérieure du fond et le bord rabattu du tube, rainure qui est remplie selon un mode de réalisation préféré au moins à proximité immédiate du bord du tube par un matériau d'étanchéitédurcissant par exemple du bitume ou une colle plastique durcissable à deux composants pour empecher la fuite du liquide vers la zone située entre l'enveloppe en matière plastique et ltélectrode tubulaire et fixer en même temps le tube sur le fond. Lorsque ltenveloppe est constituée de plastique conducteur, ces mesures ne sont pas nécessaires si on emmanche la faille sur le tube métallique. La matière plastique choisie pour l'enrobage de l'élément devra conférer à l'élément primaire une solidité suffisante. Peuvent convenir entre autres les polyoléfines, les polymères dg/styrène et de chlorure de vinyle . L'épaisseur du couvercle et du fond comporte en fonction de la matière plastique et de la dimension de l'élément rond 1 à 2,5mm environ, l'épaisseur de l'enveloppe 0,5 à îmm. lie procédé en continu décrit ci-après convient particulièrement pour la fabrication des éléments primaires. La bande métallique se trouvant sur une bobineuse e# formée en un tube sans fin sur une enrouleuse, par exemple par enroulement en spirale, les bords de la bande étant réunis ensemble par soudure. Après son passage dans un dispositif de tronçonnage, le tube découpé, selon longueur voulue, parvient dans une machine de montage qui recueille et maintient les godets fabriqués par une presse à injection de matière plastique, leube étant légèrement recourbé à une extrémité et introduit dans le godet jlsqdà ce qu'il vienne fermement prendre appui sur le fond et qu'un excellent contact électrique soit établi entre l'èxtrémité inférieure du tube de la prise.La pièce parvient finalement vers une autre installation de montage sur laquelle les ensembles constitués par la tige en carbone entourée de la masse dépolarisante et dénommée ci-après agglomérés sont introduits dans lten- xeloppe. Les ayomérés sont exécutés selon une manière connue pour les garnitures en papier au moyen d'une machine automatique d'enroulement par pression et de montage des tiges et pour les éléments classiques sur une presse pour agglomérés, puis ils sont acheminés vers une machine de montage. L'addition d'électrolyte et la fermeture de l'élément sont effectuées selon la manière classique, le couvercle exécuté par une machine automatique par injection étant réuni d'une manière étanche au godet en matière plastique par collage ou par soudure, notamment par soudage aux ultra-sons. Dans le cas où le séparateur isolant électriquement et servant à absorber 11 électrolyte serait constitué par une couche échangeur d'ions ou une couche contenant des liants et des -agents gonflants, cette couche sera appliquée lors de la fabrication de ltélectrode tubulaire. lie côté orienté vers l'intérieur de la bande métallique pourra être recouvert avant le processus d'enroulement. Mais il est tout à fait possible d'appliquer ou de pulvériser la couche de séparation sur le tube métallique après le soudage par points ou après le tronçonnagè. L'application de l'invention ne se limite pas aux cellules rondes. C'est ainsi que la masse extrudée composée du dépolariseur et de la calotte en charbon, découpée selon la longueur voulue, pourra être utilisée dans les éléments plats. L'envéloppe plate en matière plastique comporte deux entretoises s'étendant jusqu'au fond. Dans les trois cavités de forme identique ainsi constituées, on place trois électrodes tubulaires qui sont branchées en série par des fils toronnés, la pile étant fermée après la mise en place des ressorts de contact. Dans ce qui précède on a décrit un procédé de fabrication d'un élément primaire, dont l'électrode tubulaire est constituée à partir-dlune bande métallique de forme appropriée et qui est -entourée par une/enveloppe en matière plastique, la bande métalli que renfermant la masse dépolarisante au milieu de laquelle est placée une tige collectrice de courant. Pour réaliser des éléments dé ce type, on a proposé dans ce qui précède, de former u ube à partir d'une bande constituée dans un matériau identique à celui de l'électrode soluble, par exemple du zinc, du magnésum ou de l'aluminium, de réunir ensemble les bords adjacents de la bande au moyen d'une soudure par point, pas à pas ou pleine, de recourber vers 'l'intérieur les bords de l'une des extrémités du tube et de glisser cette extrémité à l'intérieur d'un godet en matière plastique de manière que cette extrémité entre en contact avec la prise électrique encastrée dans le fond du godet en matière plastiqueetqutelle repousse cette prise contre les parois du godet .Puis cette pièce est acheminée vers une machine de montage sur laquelle les agglomérés terminée sont glissées à l'intérieur de l'électrode tubulaire. Il s'est avéré que le procédé de fabrication décrit précédemment peut encore être simplifié etpéalisé d'une manière continue. Ceci est obtenu par le fait qu'avant de former le tube on fabrique la masse dépolarisante par extrusion autour de laquelle on enroule la bande constituée dans le métal de l'électrode soluble , et on réunit ensemble par soudure les bords adjacents de la bande, le tube 120 étant finalement découpé en longueur voulue , les éléments ainsi formés étant recousis vers l'intérieur à l'une de leur extrémité et glissés dans le godet en matière plastique. Puis il suffit de presser la masse dépolarisante, d'enfoncer la tige collectrice de courant, de soumettre la masse à un pressage final et de la recouvrir par un matériau d'étan chétté avant de fermer l'élément hermétiquement en soudant ou collant un couvercle en matière plastique de configuration appropriée. De préférence la calotte conductrice prenant appui ultérieurement sur la tige collectrice de courant sera réunie solidairement au couvercle avant la mise en place de ce dernier. Ceci peut etre obtenu par'un simple collage ou une soudure; d'autre part il est également possible d'enrober la calotte lors du moulage du couvercle de manière qu'elle soit solidairement réunie à ce dernier. Lorsque les éléments primaires sont réalisés selon le soi disant système de garniture à papier, il convient de revêtir la masse dépolarisante de papier d'électrolyte avant l'enroulement de la bande métallique. Si par contre on fabrique des éMBents primaires sur lesquels la couche de garniture en papier est remplacée par une couche contenant des composées gonflants, tels que l'amidon, des échangeurs d'ions et analogues, maintenus ensemble par des liants, on peut appliquer ces substances à l'état dissoutetg ensuspengon dans un solvant très volatile sur la surface extérieure de la masse , sur la surface intérieure de la bande métallique ou les deux surfaces en même temps. Bien entendu , l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsWque#urs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention REVENDICATIONS 1. Elément primaire galvanique rond du type comportant une enveloppe en matière plastique et une électrode métallique soluble, caractérisé en ce que cette électrode est formée par un tube métallique et que 11 enveloppe en matière plastique comprend le couvercle en matière plastique électriquement isolante ainsi qu'un godet en matière plastique qui établit une liaison électronique avec l'électrode soluble. 2. Elément primaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une prise de contact entourée par le tube métallique, est encastré-e dans le godet en matière plastique. 3. Elément primaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que la prise de contact s'appuie de manière élastique contre la partie inférieure du tube métallique. 4. Elément primaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que la prise de contact est formée par une lamelle élastique de chaque côté. 5. Elément primaire selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la prise de contact est constituée en tôle d'acier nickelée. 6. Elément primaire selon l'une des revendciations 1 à 5, caractérisé en ce que la partie inférieure du tube métallique est recourbée vers l'intérieur. 7. Elément primaire selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube métallique est constitué par une bande métallique enroulée et reliée ensemble. 8. Elément primaire selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'enveloppe en plastique comprend le fond, l'enveloppe et le couvercle reliés ensemble notamment par soudure. 9. Elément primaire selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une calotte métallique solidaire du couvercle est prévue pour la tige de l'électrode. 10. Elément primaire selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la bord du couvercle est muni d'une bague intérieure prenant appui sur le bord supérieur du godet. 11. Elément primaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bague intérieure prend appui sur le bord supérieur du tube métallique. 12. Elément primaire selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le bord inférieur du tube métallique est appliqué de manière étanche contre une masse durcissable. 13. Procédé de fabrication de l'élément primaire décrit dans l'une des-revendncations 1 à 12, caractérisé en ce qu'une bande constituée dans un métal identique à celui de l'électrode soluble est formée en un tube par enroulement et soudure, ce tube après rétrécissement de l'un de ses côtés étant introduit dans le godet en matière plastique jusqu'à ce qu'il repousse élastiquement contre la paroi du godet, la prise encastrée dans le fond du godet puis l'aggloméré est mis en place dans le tube en zinc et finalement le couvercle muni de la calotte métallique est relié au godet en matière plastique par exemple par soudure, notamment par soudure aux ultrasons ou par haute fréquence. 14. Procédé selon la revendfcation 13, caractérisé en ce qu'on applique un matériau de séparation et/ou d'électrolyte sur un côté de la bande métallique avant son enroulement. 15. Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que la zone entre le bord intérieur inférieur du tube métallique et le fond du godet est rempli d'un matériau d'étanchéification durcisseur après introduction du tube métallique. 16. Procédé selon la revendication 13, pour la fabrication en continu d'éléments primaires galvaniques ronds comportant une enveloppe en matière plastique et une électrode métallique soluble, cette dernière étant formée en un tube à partir d'une bande constituée dans un métal identique à celui de l'électrode soluble, et après rabattage du bord de l'une des extrémités du tube celuici est glissé à l'intérieur d'un godet en matière plastique jusqu'à ce qu'il repousse élastiquement contre la paroi du godet, la prise électrique encastrée dans ce dernier, caractérisé en ce qu'avant de former le tube on fabrique une masse dépolarisante continue par extrusion autour de laquelle est enroulée la bande constituée dans un métal identique à celui de l'électrode soluble, les bords adjacents de la bande étant réunis ensemble par soudure finalement le tube sans fin étant découpé en longueur voulue, les bords des éléments étant rabattus à l'une de leurs extrémités et l'élément étant glissé à l'intérieur d'un godet en matière plastique puis la masse dépolarisante étant pressée, la tige collectrice de courant étant enfoncée au milieu, la masse étant soumise à un pressage final, recouverte par un matériau d'étanchéité et finalement le couvercle en matière plastique muni de la calotte à tige électriquement conductrice étant réuni hermétiquement au bord supérieur du godet en matière plastique. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la calotte est réunie au couvercle par soudure ou collage avant la mise en place de ce dernier. 18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la masse est enrobée de papier d'électrolyte avant l'enroulement de la bande métallique. 19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la masse et/ou la surface de la bande métallique prenant appui sur la masse est revêtue d'une couche constituée par un matériau perméable aux ions et électriquement isolant avant son enroulement.