Brevet FR2125500A1 — publié le 19720929

La présente invention est relative aux piles de type métal-air. L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément ou pile pour une batterie primaire de type métal-air, ca-5 ractérisée en ce qu'on utilise au départ deux feuilles d'une matière poreuse,on applique des surfaces d'un catalyseur sur chacune desdites feuilles, chacune desdites surfaces de catalyseur constituant une électrode à air de l'élément terminé,on dispose une matière isolante poreuse sur chacune desdites surfaces de catalyseur, 10 on emprisonne une ancde en métal entre la matière isolante sur les feuilles de matière poreuse, on dispose deux conducteurs électriques reliés à l'anode et à l'une desdites surfaces de catalyseur respectivement, chacun desdits conducteurs dépassant de la périphérie des feuilles et comportant un manchon en une résine synthétique 15 soudable disposé au moins autour d'une partie du conducteur respectif adjacente à la périphérie des feuilles, et on forme un joint entre les feuilles, sur leur périphérie ou au voisinage de celle-ci, et entre les feuilles , et lesdits manchons afin de former un. ccrtpartiment d'élément comprenant deux électrodes à air 20 reliées électriquement , l'anode étant intercalée entre-elles mais isolées de celles—ci, lesdits conducteurs s'étendant à l'extérieur du compartiment de l'élément. De préférence, les feuilles de matière poreuse sont non 25 conductrices, une matière conductrice ainsi que du catalyseur étant appliqués sur les feuilles de matière poreuse. De préférence, les feuilles de matière poreuse sont du polytétrafluoroéthylène et,en réalisant le joint entre les feuilles et entre les feuilles et ledit manchon, on fait fondre des parties 3® de ladite matière isolante et desdits manchons et on les fait couler dans les pores des feuilles de polytétrafluoroéthylène. D'une façon commode, le joint entre les feuilles et entre les feuilles et les manchons est formé par soudage par ultrasons. 35 De préférence, également, les feuilles de matière po reuse sont constituées par des parties respectives d'une seule bande de matière poreuse, ladite bande étant pliée afin de permettre auxdites feuilles d'être reliées par leur périphérie. Il est pratique que les manchons soient réalisés en 40 chlorure de polyvinyle. 72 05132 2 2125500 L'invention a également pour objet une batterie du type métal-air, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs éléments fabriqués chacun grâce au procédé décrit ci-dessus, l'agencement étant tel que chacune desdites feuilles de matière poreuse, qui 5 constitue avec ledit catalyseur une électrode à air d'un élément de batterie, constitue une partie d'une seule bande de forme allongée de ladite matière poreuse, agencée de façon que les compartiments adjacents de la batterie soient réunis ensemble par la bande, cette bande étant pliée entre les éléments adjacents de sorte que 10 les éléments de la batterie soient disposés en parallèle et espacés, les liaisons électriques entre les éléments adjacents étant réalisées par lesdits conducteurs. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au 15 dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel : - les Fig. 1,2,3 et 4 sont des vues schématiques de quatre stades respectifs d'un procédé suivant l'invention. Suivant l'exemple d'exécution représenté, on fabrique un élément d'une batterie primaire métal-air en utilisant au départ 20 une bande 11 de polytétrafluoroéthylène à pores microscopiques, et l'on métallisé cette bande, par exemple avec du nickel, déposé sur une surface de la bande. Une couche d'une matière catalytique active 12 est alors appliquée sur ladite surface de la bande 11, cette couche 12 formant deux électrodes à air reliées électriquement,dans 25 l'élément de batterie fini, et la matière active 12 est ensuite recouverte par une bande 13 en une matière isolante poreuse soudable ayant à peu près les mêmes dimensions que la bande 11. La bande 13 est de préférence constituée par une matière polyamide non tissée, par exemple celle vendue sous l'appellation commerciale "Bondina". 30 Une anode en métal 14 est alors disposée sur la bande 13, et une broche amovible 15 est placée sur la bande 13, adjacente à l'anode 14 de façon à s'étendre au-delà des bords périphériques des bandes 11,13. Deux conducteurs électriques 16,17 fournissent les liaisons électriques avec l'anode 14 et la matière active 12 respectivement, 35 les conducteurs 16.17 s'étendant parallèlement à la broche 15 et se terminant, à leurs extrémités libres,au-delà des bords des bandes 11,13. Chacun des conducteurs 16,17 comporte un manchon 18 en chlorure de polyvinyle qui s'étend autour de la partie de son conducteur respectif 16,17 aux points où ces derniers s'étendent 40 au-delà des bords périphériques des feuilles 11,13. 72 05132 3 2125500 La bande 11 est alors repliée autour de sa ligne centrale de façon à emprisonner l'anode 14, la broche 15 et les conducteurs 16, 17 avec leurs manchons respectifs 18 se trouvant entre les parties pliées de la bande 13. L'élément est alors fermé en $ formant un joint étanche aux liquides soudé entre les parties pliées de la bande 11 sur les périphéries des parties pliées et entre la bande 11 et les manchons 18. Du fait qu'un bord périphérique de l'élément est formé par un pli de la bande 11, le joint soudé entre les parties pliées de la bande 11 doit seulement s'étendre sur 10 trois côtés de l'anode en métal 14 comme représenté à la Pig.4.La fermeture étanche de l'élément de batterie est effectuée au moyen d'un outil 19 de soudage par ultra-sons, cet outil 19 comprend un élément vibrant 20 et une enclume de support 21 qui sont disposés de part et d'autre respectivement de la bande pliée 11. L'élement 15 vibrant 20 et l'enclume 21 sont conformés de façon à venir en contact avec la bande 11 seulement sur les parties de la bande où le joint doit être réalisé.En outre, l'élément vibrant 20 et l'enclume 21 comportent chacun des cavités 22 dans leurs parties qui viennent en contact avec la broche 15 et les conducteurs 16,17 res-20 pectivement pendant l'opération de mise en forme. Le fait de prévoir les cavités 22 empêche d'appliquer une pression excessive au moyen de l'outil 19 sur les conducteurs 16,17 et sur la broche 15 et permet de mouler la bande 11 à la forme appropriée autour des conducteurs et de la broche. 25 Pendant l'opération de soudage par ultra-sons, des parties de la bande soudable 13 et les manchons 18 voisins de la périphérie de l'ensemble de l'élément sont amenés à fondre,les parties fondues coulant dans les pores de la bande poreuse 11 en polytétrafluoroéthylène qui bien entendu n'est pas fondue par l'énergie 30 des ultra-sons. Ainsi, en refroidissant, un joint soudé étanche aux liquides est formé entre les parties pliées de la bande 11 et entre les manchons 18 et la bande 11.L'opération de soudage sert également à mettre en forme les manchons 18 sur les conducteurs 16,17 respectivement de sorte que les conducteurs sont retenus en place par 35 rapport à l'élément. On retire alors la broche 15 de l'élément de façon à permettre un accès au compartiment de l'élément délimité à l'intérieur des parties réunies de la bande 11, pour l'introduction d'un électrolyte. On remarquera que si on le désire on oeut former un dou-40 ble joint entre les parties pliées de la bande 11, par exemple un 72 05132 * 2125500 double joint tel que représenté à la Fig.4. On remarquera en outre que d'autres procédés de liaison qu'un chauffage par ultra-sons peut être utilisé pour former le joint dans l'exemple décrit ci-dessus, par exemple on peut utiliser une lame chauffée ou encore 5 on peut utiliser d'autres matières poreuses que le polytétrafluoroéthylène pour former le substrat portant le catalyseur formant les deux électrodes à air reliées électriquement, de l'élément. De plus, bien que suivant l'exemple décrit ci-dessus le substrat de chaque électrode à air de l'élément constitue une partie d'une seu-10 le bande de matière poreuse, si nécessaire, deux feuilles de matière poreuse peuvent être utilisées pour former les substrats respectivement des électrodes à air. Dans une variante, une bande de polytétrafluoroéthylène de forme allongée est utilisée dans le procédé ci-dessus afin de 15 produire un certain nombre d'éléments qui sont reliés ensemble par la bande, le compartiment de chaque élément étant délimité par les parties de la bande obtenues par pliage de cette bande suivant un axe longitudinal, et en formant ensuite un joint étanche aux liquides autour de l'anode de chaque élément. La bande continue d'éléments 20 reliés ensemble peut ensuite être coupée pour fournir plusieurs éléments individuels ou encore en variante elle peut être pliée entre les éléments adjacents afin de former une batterie dans laquelle les éléments adjacents sont reliés ensemole par la bande et les liaisons élëctriques entre les éléments sont réalisées par les 25 conducteurs 16,17. Dans ce dernier cas, les conducteurs 16,17 reliant électriquement les éléments adjacents peuvent être agencés pour s'étendre à l'intérieur des parties pliées de la bande entre les éléments. 72 05132 5 2125500 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un élément de batterie primaire,de type métal-air caractérisé en ce que l'on utilise au départ deux feuilles de matière poreuse, on applique des surfaces de catalyseur sur lesdites feuilles respectivement, chacune des 5 surfaces de catalyseur formant une électrode à air de l'élément fini, on dispose une matière poreuse isolante sur chacune desdites surfaces de catalyseur, on emprisonne une anode en métal entre la matière isolante sur les feuilles de matière poreuse, on dispose deux conducteurs en liaison électrique avec l'anode et avec l'une 10 desd?tes surfaces de catalyseur respectivement, chacun desdits conducteurs s'étendant au-delà des périphérie des feuilles et comportant un manchon en une résine synthétique soudable, au moins autour d'une partie du conducteur respectif adjacente à la périphérie des feuilles, et l'on forme un joint entre les feuilles à 15 leurs périphéries ou au voisinage de celles-ci, et entre les feuilles et lesdits manchons, afin de former un élément comprenant une paire d'électrodes à air reliées électriquement , ladite anode étant intercalée entre celles-ci, mais isolée de celles-ci et lesdits conducteurs s^étendant à l'extérieur de l'élément de batterie. 20 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles de matière poreuse sont non conductrices et l'on applique sur celles-ci une matière conductrice ainsi que le catalyseur. 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 25 1 et 2, caractérisé en ce que les feuilles de matière poreuse sont du polytétrafluoroéthylène et, lorsqu'on forme le joint entre les feuilles et entre les feuilles et ledit manchon, on fait fondre des parties de ladite matière isolante et desdits manchons,de façon à les faire couler dans les pores des feuilles en polytétra-30 fluoroéthylène. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint entre deux feuilles et entre les feuilles et les manchons est formé par soudage par ultra-sons. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 35 1 à 4, caractérisé en ce que les feuilles de matière poreuse sont constituées par des parties respectives d'une seule bande de matière poreuse, ladite bande étant pliée afin de permettre auxdites feuilles d'être réunies par leurs périphéries. 72 05132 6 2125500 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les manchons sont réalisés en chlorure de polyvinyle. 7 - Elément de batterie primaire du type métal-air 5 fabriqué par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8 - Batterie primaire du type métal-air, caractérisé en ce qu'elle comprend une série d'éléments fabriqués par un procédé suivant l'une, quelconque des revendications 1 à 6, l'agence- 10 ment étant tel que chacune desdites feuilles de matière poreuse, qui forme avec ledit catalyseur une électrode à air d'un élément, constitue une partie d'une seule bande de forme allongée de la matière poreuse, agencée de façon que les éléments adjacents de la batterie soient reliés ensemble par la bande, ladite bande étant pliée entre 15 des éléments adjacents de sorte que les éléments de la batterie sont disposés parallèles et espacés, les liaisons électriques entre les éléments adjacents étant réalisées par lesdits conducteurs.