Brevet FR2137897A1 — publié le 19721229

■72; 17277 2137897 L'invention est relative à des piles et à des éléments poûr dé telles piles. Selon une de ses caractéristiques, l'invention consiste en un élément de pile, qui comporte deux électrodes à air reliées 5 électriquement ensemble, placées respectivement sur les côtés opposés d'une anode et isolées de celle-ci, chaque électrode à air comportant un matériau catalyseur supporté par une feuille de matériau poreux et les feuilles de matériau poreux étant réunies l'une à l'autre suivant leur pourtour pour délimiter un 10 compartiment d'élément contenant ces électrodes à air et cette anode, et au moins un réservoir d'électrolyte placé à l'intérieur du compartiment d'élément et contenant le soluté d'électrolyte de l'élément de manière que, lorsque le solvant nécessaire est mélangé à ce soluté, 1'électrolyte se trouve produit, le compar-15 timent d'élément étant muni d'une ouverture par laquelle le solvant peut être introduit dans le compartiment d'élément et le réservoir d'électrolyte étant perméable au solvant de manière que celui-ci, lorsqu'il est introduit dans le compartiment d'élément, passe à l'intérieur du réservoir pour y dissoudre le solu-20 té et produire 1'électrolyte de l'élément. De préférence, le soluté contenu dans le réservoir d'électrolyte est sous forme de poudre. D'une manière avantageuse» ce soluté est constitué par de l'hydroxyde de potassium et le solvant par de l'eau. 25 De préférience, le récipient a la forme d'un sac scellé, réalisé en une pellicule de xantate de cellulose et l'agencement est tel que le solvant traverse les parois du sac pour dissoudre le soluté et que 1'électrolyte ainsi produit traverse les parois du sac pour activer 1'électrolyte. 30 De préférence, les feuilles de matériau poreux sont non con ductrices de l'électricité et un matériau conducteur, aussi bien que le matériau catalyseur, est supporté par celles-ci. De préférence encore, les feuilles de matériau poreux sont en polytétrafluoréthylène. 35 D'une manière avantageuse, les feuilles de matériau poreux sont constituées par les parties respectives d'une bande unique de ce matériau poreux, cette bande étant repliée pour permettre aux feuilles d'être réunies l'une à l'autre suivant leur pourtour. 40 Selon une autre de ses caractéristiques, l'invention consis- 72 17277 2 2137897 të en une pile constituée par plusieurs éléments du genre décrit précédemment. L'invention est expliquée plus.en détail ci-après, à l'aide d'un de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais 5 nullement limitatif, en se référant au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est une vue en plan d'un élément de pile, et - les figures 2 à 4 montrent schématiquement trois stades successifs de la fabrication de l'élément de la figure 1. 10 L'élément de pile 10 représenté comporte une bande 11 de polytétrafluoréthylène micro-poreux, perméable aux gaz, qui est pliée autour de sa ligne médiane et comporte une couche métallisée, de préférence de nickel, déposée sur l'une des surfaces de la bande. Une couche 12 de matériau catalyseur est supportée par 15 la surface métallisée de la bande 11, cette couche 12 sétendant des deux côtés du pli de la bande pour délimiter une paire d'électrodes à air reliées électriquement ensemble. La couche 12 est recouverte d'une bande 13 de matériau poreux, isolant et soudable, ayant à peu près les mêmes dimensions que la bande 11. 20 La bande 13 est constituée de préférence par le matériau polyamide à fibres disposées dans tous les sens, qui est vendu sous la manque "Bondina" . La bande 13 est également pliée le long de sa ligne médiane et une anode 14, comportant un grillage d'argent qui supporte une structure poreuse de zinc, est placée 25 entre les parties repliées de la bande 13. De plus, deux sacs 15 en pellicule de xantate de cellulose (Cellophane) sont emprisonnés entre les parties repliées de la bande 13 et les côtés opposés respectivement de l'anode métallique 14 ; les sacs 15 sont réalisés en Cellophane du type Pudo 134 et sont hermétique-30 ment scellés par un ruban adhésif de polyester 15a^ vendu par la 3M Company Limited. Les sacs 15 renferment chacun de l'hydroxyde de potassium pulvérulent et, pour activer l'élément, l'hydroxyde de potassium est dissous dans de l'eau de la manière décrite ci-dessous. Les connexions électriques avec l'anode 14 et avec le 35 matériau actif sont assurées par des conducteurs électriques 16, 17 qui sortent de l'élément en passant entre les parties repliées de la bande 11, lorsque les parties repliées sont réunies suivant leur pourtour. Pour fabriquer l'élément 10 décrit ci-dessus, on commence 40 par métalliser la bande 11, puis on applique la couche 12 de ma- 72 17277 3 2137897 tériau actif feur la surface métallisée de la bande 11. Puis on place la bande 13 sur la couche 12. On place ensuite les sacs 15 - sur la bande 13 sur les côtés opposés, respectivement, de la ligne médiane de la bande 13 autour de laquelle on doit plier 5 cette bande • On place l'anode 14 sur la bande 13 et on met respectivement en contact avec l'anode 14 et avec le matériau actif 12 les conducteurs électriques 16 et 17. On arrange les extrémités libres des conducteurs 16 et 17 de manière qu'elles se terminent au—delà des arêtes des bandes 11 et 13, et on munit 10 chacun des conducteurs 16 et 17 d'un manchon de chlorure de polyvinyle 18 qui entoure la partie du conducteur correspondant au voisinage des arêtes périphériques des bandes 11 et 13. On place ensuite une cheville amovible 19 sur la bande 13 au voisinage de l'anode 14, de manière qu'elle fasse saillie à partir ' 15 des arêtes périphériques des bandes 11 et 13, et on plie la bande 11 autour de sa ligne médiane de manière à emprisonner l'anode 14, la cheville 19 et les conducteurs 16, 17 entre les parties repliées de la bande 13. On scelle ensuite l'ensemble de l'élément en formant un joint étanche aux liquides entre les 20 parties repliées de la bande 11 suivant le pourtour des parties repliées et entre la bande 11 et les manchons 18. Du fait qu'une arête périphérique de l'élément assemblé est définie par un pli de la bande 11, le joint entre les parties repliées de la bande 11 n'a qu'à s'étendre suivant trois côtés de l'anode métallique 25 14, comme on le voit sur la figure 1. Le scellement de l'ensemble de l'élément est effectué au moyen d'un outil de soudage à ultra-sons 21, cet outil 21 comportant une électrode à vibrations ultra sonores 22 et une enclume-support 2 3, placées respectivement de part et d'autre de la bande repliée 11. L'électrode à 30 vibrations ultra-sonores 22 et l'enclume 2 3 ont chacune une forme telle qu'elles ne s'appliquent sur la bande 11 que suivant les parties de cette bande 11 où doit être effectué le joint. En outre, l'électrode à vibrations ultra sonores 22 et l'enclume 2 3 sont munies chacune d'évidements 24 dans leurs régions qui s'ap-35 pliquent sur la cheville 19 et sur les conducteurs 16, 17 au cours de l'opération de soudage. La présence de ces évidements 24 empêche d'appliquer une pression excessive à l'aide de l'outil 21 sur les conducteurs 16, 17 et sur la cheville; 19 et permet à la bande 11 de se mouler suivant la forme convenable au-40 tour de ces conducteurs et de cette cheville. Au cours de l'opé- 72 17277 4 2137897 ration de soudage par ultra-sons, les parties de la bande 13 de matériau soudable et le manchon 18 sont fondues au voisinage du pourtour de l'ensemble de l'élément et les parties fondues pénètrent dans les pores de la bande 11 de polytétrafluoréthylène 5 perméable aux gaa, qui naturellement n'est pas fondue par l'énergie ultrasonore. Dans ces conditions, lors du refroidissement, un joint étanche aux liquides est formé entre les parties repliées de la bande 11 et entre le manchon 18 et la bande 11. L'opération de réunion sert aussi à former les manchons 18 sur 10 les conducteurs 16 et 17 de manière que ces conducteurs soient maintenus en place par rapport à 1' ensemble de l'élément. L'élément 10 est alors achevé et la cheville 19 est enlevée de manière à laisser une ouverture 25 (fig. 1) dans le compartiment de l'élément limité par les parties scellées de la bande 11, cette 15 ouverture 25 permettant l'activation de l'élément. On active l'élément 10 en introduisant de l'eau à l'intérieur par l'ouverture 25. Ensuite, du fait que le matériau dont sont constitués les sacs 15 est perméable à l'eau, celle qui est contenue à l'intérieur de l'élément 10 traverse les parois 20 des sacs 15 pour dissoudre l'hydroxyde de potassium qui y est contenu et 1'électrolyte ainsi produit traverse les parois. En outre, la solution dissout l'adhésif du ruban 15a de sorte que celui-ci se détache en assurant une distribution plus rapide de 1*électrolyte à l'intérieur de l'élément. Dans ces conditions, 25 l'introduction d'eau par l'ouverture 25 entraine la production d'électrolyte à l'intérieur de l'élément 10 pour l'activation de celui-ci. Dans une variante, les sacs 15 sont réalisés en une bande de polyamide non tissée, vendue sous le nom de Bondina FT 2100, 30 et remplis de flocons d'hydroxyde de potassium. On fabrique chacun des sacs en plaçant un poids prédéterminé de flocons ou poudre d'hydroxyde de potassium sur une certaine longueur de la bande de polyamide, en repliant la bande de manière à entourer les flocons et en pressant ensuite les parties repliées de la 35 bande, l'une contre l'autre, entre des plaques chauffées, recouvertes de polytétrafluoréthylène, et ce en utilisant des cales pour fixer l'épaisseur désirée pour les sacs 15. L'opération de soudage à la chaleur est effectuée à une pression de 2 5,6 kg/cm et une température de 100°C, pendant 5 à 10 secondes. 40 II y a lieu de remarquer que l'hydroxyde de potassium peut 72 17277 5 2137897 être prévu à l'intérieur des sacs 15 sous forme de tablette ou de pastille, mais cette solution a pour effet de réduire le taux de dissolution de l'hydroxyde de potassium. En outre, il est évident qu'on pourrait disposer d'autres composés chimiques que 5 l'hydroxyde de potassium à l'intérieur des sacs 15, pour produire 1'électrolyte de l'élément après introduction d'eau ou de tout autre solvant approprié à l'intérieur de l'élément. Dans une variante du mode de réalisation ci-dessus, une bande allongée de polytétrafluoréthylène est utilisée de manière 10 à produire un certain nombre de sous-ensembles réunis l'un à l'autre par la bande, le compartiment d'élément de chaque sous-ensemble étant formé à l'intérieur des parties de la bande qui sont obtenues par pliage de celle-ci suivant sa ligne médiane et par formation ensuite d'un joint étanche aux liquides autour de 15 l'anode de chaque élément. La bande d'éléments réunis l'un à l'autre peut ensuite être subdivisée pour former un certain nombre d'éléments séparés ou, selon une variante, être utilisée pour former une pile dont les éléments voisins sont réunis par la bande. 17277 6 2137897 REVENDICATIONS 1. Elément de pile, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison, deux électrodes à air reliées électriquement ensemble, placées respectivement sur les côtés opposés d'une anode et isolées de celle-ci, chaque électrode à air comportant un matériau catalyseur supporté par une feuille de matériau poreux et les feuilles de matériau poreux étant réunies l'une à l'autre suivant leur pourtour pour délimiter un compartiment d'élément contenant ces électrodes à air et cette anode, et au moins un réservoir d'électrolyte placé à l'intérieur du compartiment d'élément et contenant le soluté d'électrolyte de l'élément de manière que, lorsque le solvant nécessaire est mélangé à ce soluté, 1'électrolyte se trouve produit, le compartiment d'élément étant muni d'une ouverture par laquelle le solvant peut être introduit dans le compartiment d'élément et le réservoir d'électrolyte étant perméable au solvant de manière que celui-ci, lorsqu'il est introduit dans le compartiment d'élément, passe à l'intérieur du réservoir pour y dissoudre le soluté et produire 1'électrolyte de l'élément. 2. Elément de pile selon la revendication 1, caractérisé en ce que le soluté contenu dans le ou chaque réservoir d'électrolyte est sous forme de flocons ou poudre. 3. Elément de pile selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le soluté est constitué par de l'hydroxyde de potassium et le solvant par de l'eau. 4. Elément de pile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou chaque réservoir d'électrolyte q la forme d'un sac scellé réalisé en une pellicule de xantate de cellulose. 5. Elément de pile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les arêtes du sac sont scellées au moyen d'un ruban adhésif, dont l'agent adhésif est soluble dans 1*électrolyte. 6. Elément de pile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou chaque réservoir à électrolyte est réalisé en une bande de polyamide,scellée à la chaleur, qui est perméable au solvant. 7. Elément de pile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les feuilles de matériau poreux perméable aux gaz sont en un matériau non conducteur de l'électricité et qu'un matériau conducteur, aussi bien que le 72 17277 7 2137897 matériau catalyseur, est supporté par ces feuilles. 8. Elément de pile selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les feuilles de matériau poreux sont des feuilles de polytétrafluoréthylène. 5 9. Elément de pile selon l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que les feuilles de matériau poreux sont constituées respectivement par des parties d'une bande unique de ce matériau, cette bande étant pliée pour permettre auxdites feuilles d'être réunies l'une à l'autre le long de leur pourtour.