Brevet FR2128101A1 — publié le 19721020

L'invention concerne les accumulateurs soufretsodium du type comportant un premier container métallique renfermant du soufre et dans lequel est introduit un tube, formé par un électrolyte solide, communiquant avec un deuxième container métallique seryant de réservoir de sodiom. Dans les accumulateurs de ce type, actuellement ners métalliques sont le plus souvent solidarisés par vissage après interposition d'un joint isolant en un manériau plastique. Cette technologie est Diane mise en oeuvre difricile car elle impose bien entendu que les moyens assurant la solidarl-satton des deux eontainers soient isoles parfaitement et que le joint puisse résister sans hommage aux températures de fonctionnement de l'accumulateur. Par ailleurs, il est souvent difficile de réaliser une liaison étanche entre le réservoir de sodium et le tube d'électrolyte. Un but de la presènte invention est de Présenter un accumulateur soufre sodium dans lequel ces problèmes technologicues sont réglés de façon simple et efficace. L'inventiOn a pour objet un accumulateur soufre-sodium comportant un premier container métallique renfermant du soufre et dans lequel est introduit un tube, formé par un électrolyte solide, communiquant avec un deuxième container métallique servant de réservoir de sodiums caractérisé par le fait que les deux containers sont formés par des tubes, pouvant présenter sensiblement le meme diamètre et disposes coaxlalement) les extrémités en vis- -vis desdits tubes étant munies de pièces terminales présentant un orifice central et qui sont rendues solidaires au moyen d'un émail isolant. Avantageusement, une partie d'une pièce terminale s'engage dans une partie correspondante de l'autre pièce. Ainsi, lesdites parties des pièces terminalès peuvènt être en forme de tronc de cône, Selon un mode de réalisation conforme à ltìnvention, le tube d'electrolyte est fixé au réservoir de sodium au moyen d'un manchon métallique dont l'extrémité supérieure s'engage dans l'crifice central précité et est soudée à la pièce terminale obturant le tube contenant le sodium, l'autre extrémité du manchon étant solidarisée avec le tube d'electrolyte. D'autres caracteristivues de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et du dessin annexé dards lequel : - La figure l est une vue éclatée permettant de distinguer les principales pièces constitutìves dlun accumulateur sodiumosolsfre selon l'invention. - La figure 2 représente schématiquement en coupe l'accumulateur obtenu par assemblage desdites pièces. Sur ces figures, ies références 1 et 2 désignent deux tubés metallìques pouvant présenter sensiblement le même diamètre et disposés coaxialement. le tube l doit être inattaquable par le sodium. Le tube 2 soit être inattaquable par le soufre et les polysulfures. Ces tubes peuvent etre par exemple en acier inoxydable et éventuellement munis de revêtements protecteurs internes appropriés. Les extrémités en vis-à-vis de ces tubes sont punies de pieces terminales, 3 pour le tube 1 et 4 pour le tube 2, présentant un orifice central. La référence 5 désigne l'orifice de la pièce 3, et la référence 6 celui de la pièce 4. te tube 1 est obturé à son extrémité supérieure par une piece 7 comportant un orifice 8 pour l'introduction d'un tube 9 métallique, permettant l'alimentation en sodium du réservoir 10 formé par le tube 1 et les pieces 7 et 3. De même, le tube 2 est obturé à son extrémité inférieure par une pièce 11, qui peut être semblable a la piece 7, et qui comporte un orifice 12 pour l'introduction d'un tube 13 métallique, permettant l'alimentation en soufre du réservoir 14 formé par le tube 2 et les pièces il et 4. te tube d'électrolyte, par exemple en alumine béta sodique, est désigné-par la référence 15. Il est fixé au réservoir de sodium 10 au moyen d'un manchon métallique 16 dont 1 extrémité supérieure 17 s'engage dans les orifices 5 et 6 et est solidarisée avec la pièce 3, l'extrémité inférieurè 18 dudit manchon 16 étant solidarisée avec l'extrémité supérieure du tube d'ElèctrolFtè 15. A l'intérieur du réservoir 14, on dispose un feutre de graphite 20 destiné a supporter le soufre et les polysulfures. Conformément a l'invention, les deux pièces 3 et 4 sont rendues solidaires au moyen d'un émail isolant 19. t'orifice 6 présente un diametre légèrement supérieur au diamètre externe du manchon 16. Il est nécessaire en effet d'éviter tout contact entre ces deux pieces, leurs polarités étant opposées. L'étanchéité entre le tube d'électrolyte 15 et le manchon 16 est réalisée au moyen d'un bourrelet en verre ou en émail isolant 21, Avantageusement, une mince couche de verre ou d'émail 22 est également formée entre les parties entottées de ces pièces. La référence 23 désigne une couche de verre ou d'émail déposée sur la surface externe du manchon 16 non solidarisée à la pièce 3. On donnera ci-apres, a titre illustratif et nullement limitatif, les dif férentes étapes de la réalisation de l'accumulateur représenté sur le dessin. Dans un premier temps, on solidarise le fanchon métallique 16 avec la piece 3, Ceci peut être réalisé par soudure sous argon, Après cette opération, on fixe aux tubes 1 et 2 les pièces 3 et 4. Cela peut également être réalisé par soudure sous argon. te matériau constitutxf du manchon 16 doit présenter un coefficient de dilatation compatible ayec le tube d'électrolyte.. Iwans le cas où l'électrolyte est de l'alumine béta sodique, on pourra utiliser pour le manchon 16 un alliage fermnickelmcobalt? par exemple dans les proportions respectives suivantes 54, 28, 18 X, On peut terminer alors, si on le désire, le réservoir de sodium 10 en soudant le tube 9 sur la pièce 7, puis en soudant cette pièce sur l'extrémité supérieure du tube 1. La phase suivante consiste à déposer sur chacune des faces des pièces 3 et 4 destinées à coopérer une couche d'émail. On peut utiliser par exemple l'émail pour acier inoxydable vendu par la société 'XFERRO" sous la référence 'Emai;l ERRO -N 3". Cette opération peut etre réalisée en projetant sur les faces des pièces 3 et 4 une suspension de l'émail, puis- en fondant vers 800 à 90000 et en maintenant un certain temps cette température de manière à obtenir une bonne adhérence de la couche d'émail ainsi formée. On procède ensuite à la solidarisation du tube d'électrolyte 15 avec le manchon 16. t'extrémité supérieure du tube 15 est engagée dans le manchon 16 qui peut comporter, comme représenté, une butée sur laquelle porte L'extrémité dudit tube 15. On dépose alors, en utilisant par exemple en pinceau, une suspension fine d'une poudre de verre dans un liquide organique contenant éventuellement un liant au niveau de l'extrémité inférieure du manchon 16. Cette suspension s'infiltre d'ailleurs entre le manchon 16 et le tube 15. La surface extérieure du manchon 16 est également revêtue d'une couche à base d'une poudre de verre ou d'un émail, par exemple par projection au pistolet. On effectue ensuite un traitement de cuisson du verre, par exemple vers 800-850 C à l'air. Durant ce traitemenè, Ve manchon métallique s'oxyde légèrement - et adhère alors au verre fondu. On obtient après refroidissement le bourrelet 21 et les couches 22 et 23. A titre d'exemple, le verre utilisé peut etre un verre borosilicate vendu par la société SOVIREL sous la référence S 747 01, te liquide organique peut être de l'alcool éthylique contenant éventuellement de l'acétone, et le liant de la nitrocellulose. t'opération suivante consiste à réunir les pièces 3 et 4, Ceci est obtenu en les portant vers 800 à 90000 après les avoir correctement positionnées, 17une contre l'autre. Avant ce positionnement, on peut projeter sur la face émaillée de l'une de ces pièces, ou des deux, une nouvelle couche d'émail. t'accumulateur est terminé en introduisant dans le tube 2 des rondelles de feutre de graphite puis en soudant la pièce Il sur l'extrémité inférieure du tube 2, le tube 13 ayant été préalablement soudé sur ladite pièce 11. On procède, ensuite au remplissage du réservoir 1Q par le sodium et du réservoir 14 par le soufre. Pour le sodium, on peut opérer ainsi : On fond du sodium, sous vide ou sous argon, dans une enceinte appropriée, puis le sodium fondu est filtré et acheminé dans le réservoir 10 par le tube 9. Apres quoi, par l'intermediaire du tube 9, on peut, établir la pression convenable du gaz inerte de remplissage, tel que l'argon, dans le réservoir de sodium. On ferme ensuite le tube 9, par exemple par écrasement au moyen d'une presse hydraulique. On procède de la meme manière pour le soufre, en omettant éventuellement l'operation de filtration. A titre d'exemple, un accumulateur conforme à l'invention peut fournir environ 12 watts sous 1,5 V, vers 35-00C. A partir des accumulateurs conforme à l'invention, on peut réaliser des batteries d'accumulateurs. flans ce cas, les différents réservoirs de sodium peuvent être réunis en un réservoir unique; il en est de même pour les différents réservoirs de soufre. Bien entendus l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit et représenté qui. n'a- été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, on peut sans sortir du cadre de ltinvèntion, apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions, ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS JI Accumulateur soufretsodium comportant un premier container métallique renfermant du soufre et dans lequel est introduit un tube, formé par un électrolyte solide, Communiquant avec un deuxième container métallique servant de réservoir de sodium, caracterise par le fait que les deux containers sont formés par des tubes pouvant présenter sensiblement levmeme diamètre et disposés coaxialement, les extrémités en vis-à-vis desdits tubes étant munies de pièces terminales présentant un orifice central et qui sont rendues solidaires au moyen d'un émail isolant. 2f Accumulateur selon la revendication J ! caractérisé par le fait qu'une partie d'une pièce terminale s'engage dans une partie correspondante de l'autre pièce. 3/ Accumulateur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites parties des pièces terminales sont en forme de tronc de cône, 4/ Accumulateur selon l'une des revendicanions précédentes, caractérisé par le fait que le tube d'électrolyte est fixé au réservoir de sodium au moyen d'un manchon métallique dont l'extrémité supérieure s'engage dans ltorifice central précité et est soudée à la pièce terminale obturant le tube contenant le sodium l'autre extrémité du manchon étant solidarisée avec le tube d'électrolyte. 5/ Accumulateur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'étanchéi- té entre le tube d'électrolyte et le manchon métallique est réalisé au moyen d'un bourrelet de verre ou d'un émail isolant, une mince couche de verre ou d'un émail étant de préférence prévue entre le tube d'électrolyte et le manchon 6/ Accumulateur selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'une couche de verre ou d'un émail est déposée sur la surface externe du manchon métallique. 7/ Batterie d'accumulateurs comportant des accumulateurs selon l'une des revendications précédentes.