Brevet FR2122506A1 — publié le 19720901

0162^ 2122506 La présente invention concerne les piles électriques, et plus particulièrement une nouvelle forme perfectionnée de joint d'étanc.héité pour les piles da type bouton. Les petites piles Électriques utiliséess par exemple dans les 5 montres et les appareils pour se>tirds, sont en général appelées de^ piles du type bouton é'i raison de leur forme et de leurs petites dimensions. Par exemple, une pile de ce type est une pile ronde d'une hauteur de 5,33 millimètres et d'un diamètre de 11,43 mi llimè.tres. Ces piles ont habituellement un électrolyte alcalin. Une pile typique comporte une anode en amàlgàme de zinc, une 10 caih.'de en oxyde mercurique et un électrolyte alcalin tel qu'une solution d'hydroxyde de sodium. La solution d'hydroxyde de sodium constituant 1'électrolyte est un liquide fortement corrosif ayant tendance à grimper, c'est-à-dire à grimper sur les côtés du récipient contenant la pile. L'électrolyte alcalin et les gaz 15 dégagés dans la pile ont posé des problèmes sérieux pour la fermeture étanche des piles. Si l'électrolyte alcalin fuit de la pile, il peut non seulement détruire la pile elle-même, mais aussi endommager le dispositif délicat et coûteux dans lequel la pile est utilisée. De même, les gaz pouvant échapper de la pile peuvent être corrosifs pour le dispositif. Ce problème des fuites 20 de la pile est particulièrement sérieux dans le cas des montres-bracelets. Une montre-bracelet peut contenir les éléments pouvant être endommagés par la corrosion résultant d'une fuite à partir de la pile électrique contenue dans le bottier de la montre. Différentes solutions ont été proposées pour le problème de la 25 fermeture étanche des piles électriques du type bouton de petites dimensions. Par exemple, il a été proposé d'incorporer un système à soupape dans la pile électrique pour permettre l'échappement des gaz ou bien de placer une matière absorbante sur le trajet de fuite possible pour absorber le liquide ayant pu traverser le joint. Ces dispositifs n'ont pas été entièrement satisfaisants 30 pour la fermeture étanche des piles et ils ont réduit la quantité de matière active pouvant, être incorporée dans la pile. Si un joint est trouvé pour fermer de façon étanche réellement efficace la pile contre les fuites de gaz et d'électrolyte alcalin; sans augmentation appréciable des dimensions de la pile, il devient possible d'utiliser un poids supérieur d'électrolyte 35 dans la pile et éventuellement des quantités supérieures de matières pour l'anode et la cathode pour obtenir une capacité supérieure pour une pile d'une dimension donnée. 72 0162*4 2122506 Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 3 418 172, 3 440 110 et 3 457 117 illustrent les développements récents dans ce domaine, La présente invention a pour objet une pile électri je dans laquelle le joint d'étanchéité ne réduit pas sensiblement la quantité de matière active pouvant 5 Être incorporée dans une pile d'une dimension donnée, et une pile électrique du type bouton fermée efficacement et complètement de façon étanche contre les fuites. L'invention a aussi pour objet un procédé pour former une pile telle que définie ci-dessus. 10 L'invention concerne ainsi une pile électrique du type bouton. Cette pile comporte une première partie d'enveloppe en forme de botte ouverte à une extrémité. La pile comporte aussi un couvercle et un joint d'étanchéité flexible, le couvercle étant substantiellement convexe. Le joint d'étanchéité comporte une rainure située entre des parois dépassant vers le haut. Le couvercle 15 et le joint d'étanchéité sont liés l'un à l'autre par un adhésif appliqué à la partie en forme de jupe du couvercle et pénétrant dans la rainure du joint d'étanchéité. Une matière d'anode, un électrolyte et plusieurs séparateurs convenables sont placés dans cet ensemble. Une cathode et des barrières sont positionnées dans la boite inférieure. Les ensembles oonportantl'anode et la 20 cathode sont assemblés en introduisant l'ensemble comportant l'anode dans l'extrémité ouverte de la boite pour que le côté inférieur du joint d'étanchéité repose sur les barrières de la cathode. Le bord supérieur de la paroi latérale de la boîte est ensuite serti pour comprimer le joint contre le couvercle. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particuliè-25 rement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une coupe d'une pile électrique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention après son assemblage; - la figure 2 est une coupe de l'ensemble comportant l'anode 30 de la figure 1 avant l'assemblage de la pile, et - la figure 3 est une coupe de l'ensemble comportant la cathode de la figure 1 avant l'assemblage de la pile. La figure 1 représente une pile 9 selon l'invention qui comporte un couvercle 10 en matière conductrice, par exemple en duplex acier inoxydable-35 bronze phosphoreux. Le couvercle 10 est l'une des bornes de la pile 9, l'autre étant la boite inférieure 11. Un joint d'étanchéité annulaire 12 est placé entre le couvercle 10 et la boîte 11 et isole électriquement les bornes de la 72 01624 3 2122506 pile l'une de l'autre. Le couvercle 10 contient la matière d'anode 13, qui peut être par exemple un amalgame de zinc comprimé dans le couverc! a 10. Avant l'assemblage final de la pile 9 un électrolyte alcalin conve able3 par exemple une solution d'hydroxyde de potassium ou de sodium,est ajouté dans 5 l'anode.en amalgame de zinc. La botte inférieure 11.représentée sur la figure 3, qui montre l'ensemble à cathode 30 contient une matière de cathode dépolarisante 15 telle qu'un mélange d'oxyde mercurique avec un petit pourcentage de graphite. Une ou plusieurs plaques formant des barrières 31, par exemple en matière plastique 10 microporeuse en forme de membranes, sont placées entre l'anode et la cathode. La figure 2 représente l'ensemble anodique 25 comportant le couvercle 10 elle à la bague d'étanchéité 12. Le couvercle 10 comporte une partie venue de matière formant un rebord ou jupe 18 avec une partie d'extrémité 19 s'étendant verticalement. La bague d'étanchéité 12 comporte une base 23 15 et deux rebords s'étendant vers le haut 24 et 26 formant entre eux une rainure 27. Le rebord extérieur 26 est sensiblement plus long que le rebord intérieur 24 pour permettre l'établissement d'un joint étanche. La partie 19 du couvercle 10 est enduite d'un adhésif 20 et elle est introduite dans la rainure 27 de la bague d'étanchéité. L'adhésif en excé-20 dent refoulé à partir de la partie 19 du couvercle au moment de l'introduction de celle-ci vient se loger entre l'épaulement ou bord 21 du rebord intérieur et la partie courbe intérieure 22 du couvercle. Le couvercle est ainsi fermement fixé à la bague d'étanchéité à la fois dans la rainure 27 et sur les bords 21. Un adhésif 20 convenable est un mélange de résine époxyde et de poly-25 sulfure. Le couvercle 10 est maintenu contre la bague d'étanchéité 12 pendant environ"1 heure sous une pression, par exemple, de 20 g, et le durcissement est ensuite provoqué dans les conditions prédéterminées de durée et de température. 24 heures après, chaque ensemble est essayé individuellement pour vérifier l'absence 2 de fuitessous une pression de 1.4 kg/cm pendant 10 secondes. 30 s'il n'est pas constaté de fuite, l'ensemble est retourné et la matière d'anode constituée par un amalgame de zinc est comprimée dans le couvercle 10, L'électrolyte est ensuite ajouté, et le couvercle 10 est monté dans la boite 11, par exemple en utilisant un gabarit. A ce point de l'assemblage, la bague d'étanchéité a encore la forme représentée sur la figure 2, le rebord 26 35 étant orienté verticalement. L'assemblage final comporte le sertissage de la partie supérieure de la paroi latérale 32 de la boite inférieure 11 pour former un joint étanche 72 01624 2122506 contre la bague d'étanchéité 12. La pression de sertissage peut être de l'ordre de 1,6 tonne. La bague d'étanchéité 12 est maintenue comprimée après le sertissage par la partie 33 rabattue par le sertissage pour établir un joinf parfait. En fait, il existe deux joints séparés dans la pile, les deux 5 empêchant efficacement la fuite de gaz et de liquide. Le premier joint est l'adhésivité entre la jupe 18 du convercle 10 et le bord ou épaulement 21 ainsi que la surface intérieure du rebord formant la rainure 27. Le second joint est la bague d'étanchéité 12 elle-même qui est comprimée entre la jupe 18 du couvercle et la partie sertie 33 de la boite 11. 10 II doit être compris que les dispositions décrites ci-dessus sont données seulement à titre d'illustration. Par exemple, il est possible de former une pile argent-zinc ayant la même constitution de base que la pile mercure-zinc décrite ci-dessus. Dans ce cas, la cathode est formée d'un mélange d'oxyde d'argent et de graphite et les dimensions des électrodes et de la tige sont 15 différentes, mais les caractéristiques de l'invention peuvent être utilisées de façon similaire. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 72 01624 2122506 1. Procédé pour fermer de façon étanche une pile él ctrique comportant une boîte contenant la matière active de l'anode et. la matière active de la 5 cathode,, cette boîte comportant un élément en forme de boîte avec un fond et une paroi latérale cylindrique et une ouverture à l'extrémité supérieure, le couvercle comportant une partie inférieure pouvant Être positionnée dans l'ouverture, et un joint d'étanchéité annulaire flexible comportant une rainure circulaire, caractérisé par 1'introduction de la partie inférieure du couver-10 cle dans la rainure de la bague d'étanchéité et la liaison de cette partie à la bague, l'essai de l'adhérence du couvercle à la bague pour vérifier la résistance aux fuites, la mise en place des matières actives dans le couvercle et dans la boîte inférieure, l'introduction de la bague d'étanchéité dans l'ouverture de la boîte inférieure avec un dispositif séparateur entre la matière 15 active contenue dans le couvercle et la matière active contenue dans la boîte inférieure, et le sertissage du bord libre de la paroi latérale de la .boîte inférieure sur la bague d'étanchéité pour comprimer la paroi extérieure de la bague d'étanchéité, 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 l'adhésif est un mélange comportant une résine époxyde. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'avant le sertissage la bague d'étanchéité a en section transversale une partie de base, un rebord intérieur et un rebord extérieur dépassant vers le haut pour définir une rainur% le rebord intérieur étant plus court et comportant 25 un bord formant un épaulement et le couvercle étant lié à l'épaulement et aux surfaces intérieures de la rainure. 4. Pile électrique du type bouton comportant une boîte contenant la matière active pour l'anode et la matière active pour la cathode caractérisée en ce que la boîte comporte un élément de boîte inférieure ayant une ouverture 30 pour recevoir la matière de la cathode, un couvercle pour contenir la matière de l'anode et ayant une partie s'étendant vers l'extérieur comportant une partie évasée vers le haut et une partie inférieure d'extrémité, un dispositif pour séparer la matière de l'anode de la matière de la cathode, une bague d'étanchéité flexible comportant une rainure pour recevoir la partie d'extrémité infé-35 rieure du couvercle, et deux rebords dépassant vers le haut pour former cette rainure, l'un des rebords comportant un bord formant un épaulement et l'autre rebord s'étendant vers le haut le long de la surface extérieure du couvercle, 72 01624 2122506 et un adhésif collant la partie d'étendant vers le bas du couvercle à 11épaulement et collant la partie d'extrémité inférieure du couvercle aux parois délimitant la rainure, la partie formant l'extrémité libre de l'élément en 3 -rme de boîte étant sertie pour comprimer le rebord extérieur de la bague d'étanchéité entre 5 l'élément en forme de boîte et le couvercle pour fermer de façon étanche la pile, et le trajet de fuite éventuelle à partir de l'intérieur de la pile étant substantiellement allongé par la coopération de la bague d'étanchéité à rainure et du • couvercle. 5. Pile selon la revendication 4 caractérisée en ce que l'adhésif 10 unissant la bague d'étanchéité au couvercle est une résine époxyde et le dispositif séparant la matière de l'anode de la matière de la cathode comprend une première série de plaques de séparation positionnées dans l'ouverture de la bague d'étanchéité et une seconde série de séparateurs positionnés dans la boîte et séparant le cûté inférieur de la bague d'étanchéité et la première série 15 de séparateurs de la matière de la cathode. 6. Pile selon la revendication 5 caractérisée en ce que le couvercle comporte une partie centrale, une partie évasée vers l'extérieur, une partie incurvée vers le bas reliant la partie centrale à la partie évasée, et une partie s'étendant vers le bas prolongeant la partie évasée et comportant une partie 20 concave et une partie extérieure s'étendant pratiquement verticalement. 7. Pile selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisée en ce que la matière formant l'anode est un amalgame de zinc contenant un électrolyte alcalin et la matière formant la cathode est un mélange d'oxyde mercuri-que et de graphite.