Brevet FR2189879A1 — publié le 19740125

La présente invention concerne la fabrication de batteries, notamment de batteries comprenant plusieurs éléments empilés ayant leurs contenus qui sont soumis à une dilatation lors de l'apparition de certaines conditions comme une surcharge ou un court-circuit. Un tel élément réside dans un élément au mercure qui délivre une.tension de sortie au moyen d'une réaction chimique entre le zinc et l'orgie de mercure et qui affecte typiquement la forme d'un petit disque fermé d'une largeur axiale étroite ayant des parois d' extrémité formant des surfaces de contact pour un contact de conduction avec les parois d'extrémité des éléments contigus quand plusieurs de ces éléments sont empilés coaxialement et fixés ensemble pour former une batterie. Quand un élément est surchargé ou court-circuité, la réaction chimique à l'intérieur de l'élément provoque la dilatation des contenus. Une telle dilatation peut rompre l'enveloppe de l'élément et dans certains cas, la rupture est si violente qu'elle peut provoquer une explosion. La présente invention supprime le risque de telles explosions en déconnectant automatiquement électriquement les éléments en réaction à un gonflement détecté d'un élément et à cette fin, on prévoit suivant une façon relativement simple et peu conteuse, des organes de coupure disposés entre les éléments et activés automatiquement en réaction au gonflement d'une paroi contiguë d'un élément. De manibre plus spécifique, un organe d'espacement isolant est disposé entre chaque paire d'éléments et les parois de contact contiguës sont reliées ensemble autour de l'organe d'espacement et au niveau de celui-ci par un raccord frangfble comme une série de points de soudure qui se rompent et déconnectent les parois lorsqu'une des parois gonfle contre ltorgane d'espacement. L'invention est représentée, à titre à'exemple non limi tartit, au dessin annexé. La fig. I est une élévation latérale d'une batterie suivant l'invention comprenant une gaine maintenant plusieurs éléments empilés, la gaine étant représentée en coupe transversale. La fig. 2 est une coupe transversale prise essentiellement suivant la ligne 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe transversale partielle agrandie prise essentiellement suivant la ligne 3-3 de la fig. 1. La fig. 4 est une élévation partielle montrant une partie de la pile des éléments de la fig. 1 après dilatation de leurs parois de contact. La fig. 5 est une perspective éclatée d'un des éléments. Comme représenté au dessin annexé, la batterie de l'invention désignée par 10 est formée par une pile d'éléments au mercure Il reliés en série d'un type bien connu ayant leurs contenus chimiques (non représentés) fournissant une différence de tension entre les surfaces d'extrémité opposées de chaque élément. Chaque élément est généralement en forme de disque et comporte une paroi latérale cylindrique 12, une paroi circulaire généralement plane 13 (fig. 4) formant l'extrémité inférieure du disque comme représenté au dessin, et une paroi d'extrémité supérieure circulaire 14 s'adaptant étroitement dans la paroi latérale et qui est fermée dans celle-ci par un composé approprié désigné par 15 aux fig. 2 et 5. Au moins deux éléments Il et habituellement plus de deux sont empilés coaxialement pour former la batterie 10, quatre éléments étant représentés au dessin. Pour fixer les éléments ensemble dans la pile, chaque paire d'éléments est reliée d'une manière appropriée, comme par point des surfaces de contact coh- tigues et la pile est insérée dans une gaine en matière plastique 17 s'adaptant bien autour d'elle. Des capuchons métalli- ques 18 aux extrémités de la pile ferment les extrémités de la gaine et sont reliés électriquement aux surfaces de contact contiguës des éléments d'extrémité pour former les piles de la batterie. Pour faciliter l'opération de soudage, la partie inférieure de chaque élément Il au-dessus de l'élément d'extrémité inférieur, est insérée dans une coupelle ayant une paroi latérale 19 fixée à la paroi latérale cylindrique 12 de l'élément et un fond 20 fixé à l'extrémité contigu~ de l'élément suivant dans la pile. Le fond 20 de chaque coupelle peut donc tre soudé par point à ltél*ffent inférieur contigu, à savoir l1élément suivant inséré dans la coupelle et les parois latérales 12 et 19 soudées par point ensemble. De cette façon les fonds 20 des coupelles constituent des prolongements des parois de contact inférieures 13 des éléments.Les éléments sont donc reliés électriquement par des soudures par point qui sont désignées par 21 et qui sont maintenues avec sécurité suivant une relation empilée par la gaine 17. Les sOudures par point entre les parois 19 des coupelles et les parois 12 en forme de disque sont désignées par 22. Conformément à l'invention, la batterie 10 est protégée vis-à-vis d'une dilatation excessive des éléments individuels Il et donc visw is d'une rupture et d'une explosion des éléments par des organes d'espacement isolants 23 disposés au centre entre les parois de contact 14 et 20 des paires d'éléments afin de déconnecter électriquement les parties espacées des parois les unes des autres.Le raccord entre les parois de contact formé par les soudures par point 21 est disposé autour de l'organe d'espacement et est frangible ou susceptible d'entre rompu en réaction à une force de dilatation dans un élément suf iisrunraent grande pour gonfler vers l'extérieur une de leurs parois d' extrémité contre l'organe d'espacement mais insuffisante pour faire exploser l'élément. Ainsi le gonflement de la partie centrale de la paroi de l'élément contre l'organe d'espacement étale axialement les éléments pour déplacer à distance les soudures par point les unes des autres, ce qui laisse la partie centrale gonflée en contact avec l'organe d'espacement isolant et les parties périphériques espacées axialement. Dans ce cas, chaque organe d'espacement 23 est un disque circulaire relativement mince en une 'ratière appropriée comme celle vendue sous la dénomination commerciale de Mylar et a un diamètre égal & environ un quart de celui des parois de contact 14 et 20 des éléments et une épaisseur de l'ordre de O,254mm. Pour la commodité lors de l'assemblage et pour assurer une rétention de l'organe d'espacement dans la position centrale choisie, cet organe d'espacement est, de préférence, fixé à une des parois d'extrémité soit sur le côté inférieur du fond 20 de la coupelle, soit sur le dessus de la paroi de contact supérieure 14. Comme le montrent le mieux les fig. 2 et 4, le raccord fran gible représenté se compose de 4 soudures par point 21 réparties autour de l'organe d'espacement 23 approximativement à mi-chemin entre ce dernier et la périphérie de la paroi de contact supérieure 14 de l'élément inférieur de la paire d'éléments. Dans les éléments représentés, la paroi supérieure est relativement rigide tandis que la paroi inférieure 13 et le fond 20 de la coupelle sont plus flexibles de sorte que l'opération de soudage par point amène chaque fond de coupelle vers le bas autour de 1 'organe d'espacement suivant une configuration bombée inversée (fig. 3) pour un contact de conduction le long d'une ligne généralement circulaire essentiellement ininterrompue traversant les quatre soudures.Les parties centrales des parois d'extrémité de contact sont cependant séparées par les organes d'espacement. L'état dilaté d'un des éléments Il est illustré à la Sig. 4 où il y a lieu de remarquer que la paroi d'extrémité inférieure 13 et le fond 20 de la coupelle ont gonflé vers le bas depuis l'état normal, la partie centrale ayant gonflé suivant une mesure supérieure à celle de la partie périphérique comme on est en droit de s'y attendre. Ainsi la partie centrale est le point de pression primaire à travers lequel la dilatation agit contre l'organe d'espacement en tendant h étaler les deux éléments de la paire d'éléments et il en résulte une rupture et une séparation des quatre soudures par point 21. Ceci laisse les éléments dans l'état reprisent où le fond 20 de la coupelle est isolé de la paroi de contact supérieure contiguë 14 par l'organe d'espacement dans la partie centrale et par l'espace d'air & l'extérieur de la pEriph~rie de l'organe d'espacement. Par conséquent, il n'y a pas de contact de conduction entre les deux éléments et la liaison électrique est rompu efficacement pour empocher une autre conduction qui pourrait conduire à une dilatation supplémentaire et à une rupture éventuelle de l'élément dilaté. A partir de la description précédente, il ressort que les organes d'espacement isolants simples 23 entre les éléments contigus 11 peuvent être incorporés dans la batterie 10 sans prix de revient excessif tant en coût de main-d'oeuvre qu'en matériel et sans gêne avec un fonctionnel normal de la batterie et etre actionnés automatiquement au début d'une dilatation excessive pour couper la batterie et éviter une altération sérieuse possible. L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées et décrites en détail, car diverses modifications peuvent y être-apporthes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Batterie ayant au moins deux éléments d'accumulateurs empilés avec des surfaces de contact attenantes dont au moins une est dilatable vers l1extérieur pour gonfler dans une zone connue lors de la dilatation des contenus de l'élément et un dispositif maintenant ces éléments suivant une relation contigu! empilée, caractérisée en ce qu'elle comprend un organe d'espacement constitué d'une matière isolante de l'électricité disposé entre les élénients et contre la zone connue et un raccord conducteur frangible entre les éléments reliant électriquement les surfaces de contact contigus près de l'organe d'espacement, ce dernier étant placé sur la surface dilatable pour former un point de pression pour la séparation des éléments lors du gonflement de lus surface dilatable afin de provoquer une rupture et une 86- paration du raccord et de déconnecter électriquement les éléments sur les'cotés opposés de l'organe d'espacement. 2 Batterie suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend plus de deux éléments d'accumulateurs et un or gsne d'espacement entre chaque paire d'éléments pour déconnecter électriquement tout élément dans lequel une dilatation apparait, chaque paire d'éléments ayant des surfaces de contact attenantes comportant au moins une surface dilatable. 3 - Batterie suivant l'une des revendications. 1 et 2, caractérisée en ce que les éléments sont en forme de disque et ont des surfaces de contact d'extrémité essentiellement planes, l'or- gane d'espacement étant un disque mince placé au centre entre les surfaces et le raccord étant disposé autour de la périphérie de l'organe d'espacement. 4 - Batterie suivant l'une des revendications fl b & , carac- térisée en ce que le raccord se compose de plusieurs soudures par point espacées. 5 - Batterie suivant l'une des revendications I à 4, caractérisée en ce que l'organe d'espacement est essentiellement plus petit que les surfaces de contact. 6 - Batterie suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les éléments sont des éléments au mercure, ces éléments étant reliés ensemble par une coupelle métallique adaptée sur un élément et fixée à celui-ci avec le fond de la cou pelle disposé entre les moments et recouvrant la surface dilatable afin de constituer un prolongement de celle-ci, le raccord étant formé entre le fond de la coupelle et la surface de contact de ment contigu. 7 - Batterie suivant l'une des revendications 1 à 6, carac térisée en ce que le raccord se compose au moins d'une soudure entre le fond de la coupelle et la surface de contact contiguë. 8 - Batterie suivant l'une des revendications 1 t 7, carac térisée en ce qu'une des surfaces de contact est placée centralement à distance des autres autour de l'organe d'espacement avec le raccord reliant les surfaces de contact autour de la zone centrale bombée.