Brevet FR2164475A1 — publié le 19730803

La présente invention concerne les piles électriques, et plus particulièrement les piles cylindriques d'usage courant. Il est souvent souhaitable pour l'usager de connaître l'état de charge d'une pile, c'est-à-dire la capacité restant disponible dans la pile à un moment déter- miné. C'est le cas par exemple lorsqu'on veut acheter une pile et qu'on désire savoir si elle n'est pas en partie déchargée. C'est le cas également lorsqu'un appareil alimenté par des piles cesse de fonctionner et qu'on ignore si la cause de la panne est la décharge des piles. C'est le cas enfin lorsqu'on doit prévoir à l'avance l'épuisement des piles, soit pour se procurer à temps, des piles neuves, soit pour effectuer leur remplacement avant une période d'utilisation qui doit être ininterrompue. Dans les piles existantes, le seul indice de l'état de charge est la tension de la pile. Mais la mesure de la tension nécessite un appareil que l'usager n'a généralement pas à sa disposition. De plus, cet indice est loin d'être sûr, car la tension d'une pile dépend non seulement de son état de charge, mais aussi de la durée des périodes de charge et de repos. En particulier, la tension augmente au cours du repos et peut devenir, après un temps de repos suffisamment long. très voisine de celle d'une pile neuve, même si la pile est en grande partie déchargée Le but de l'invention est de fournir un moyen sûr, pour déterminer l'état de charge d'une pile. L'invention a pour objet une pile électrique comprenant une enveloppe extérieure et deux électrodes, caractérisée par le fait que l'enveloppe comporte au moins une zone transparente rendant visible de l'extérieur un changement-d'aspect d'une des électrodes au cours de la décharge. Selon une caractéristique de l'invention, l'électrode subissant un changement d'aspect est l'électrode négative qui peut être constituée par du zinc ou du magnésium. Selon un mode de réalisation conforme à l'invention, l'électrode négative est constituée par un godet métallique qui se corrode au cours de la décharge, et dont la surface latérale extérieure est recouverte par une feuille au moins partiellement transparente. Dans ce cas, la fin de décharge est annoncée par le percement du godet, qu'on peut observer au travers de la feuille. Généralement, la corrosion traverse plus rapidement certaines régions du godet que d'autres, soit parce que l'épaisseur de la paroi y est moindre, soit parce que la densité du courant de décharge y est plus élevée. Selon l'invention, la feuille permet de voir au moins partiellement ces régions. Selon un autre mode de réalisation conforme à l'invention, l'électrode subissant un changement d'aspect est sous une forme divisée, les particules de matière active changeant de couleur par suite d'une modification chimique liée au proces sus de décharge de la pile. Il peut s'agir par exemple d'une électrode négative à base de poudre de zinc, les grains de zinc gris bleuté étant transformés au cours de la décharge en un sel de zinc ou oxyde de zinc blanc ou blanchâtre. Selon l'invention, l'électrode est au moins partiellement visible et, l'état de charge de la pile est indiqué par la proportion des grains gris du zinc, et des grains blancs de l'oxyde dans l'électrode. Cette disposition est particulièrement avantageuse dans le cas où la décharge de l'électrode progresse sensiblement selon un plan perpendiculaire à la paroi latérale de la pile.L'observation du déplacement de ce plan donne alors une indication quantitative de l'état de charge. Selon encore un autre mode de réalisation, l'électrode est sous une forme divisée et le volume qu'elle occupe varie au cours de la décharge, l'électrode présentant un front mobile. Selon l'invention, le déplacement de ce front est rendu visible et donne une indication quantitative sur l'état de charge de la pile. Avantageusement, dans ces derniers modes de réalisation, on peut prévoir des repères fixes, par exemple sur l'enveloppe extérieure, pour faciliter l'appréciation quantitative de l'état de charge de la pile. L'invention sera mieux comprise à l'étude des exemples de réalisation donnés ci-après à titre illustratif et nullement limitatif en regard du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'une pile cylindrique selon l'invention. - la figure 2 est une vue en coupe partielle d'une partie de la pile de la figure 1 en fin de décharge, - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1, représentant une autre pile cylindrique selon l'invention, - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 2, représentant la pile de la figure 3 en cours de décharge. La figure 1 est une vue en élévation, et en coupe pour la moitié gauche, d'une pile bioxyde de manganèse-zinc à électrolyte salin. L'électrode négative de la pile est constituée par un godet 1 en zinc dont le fond est recouvert intérieurement par une rondelle isolante 2 sur laquelle est posée une cuvette 3 de centrage. Une masse dépolarisante 5 à base de bioxyde de manganèse, entourant un crayon central 6 en charbon. est séparée du godet 1 par un électrolyte gélifié 7. La paroi latérale du godet est recouverte extérieurement par une gaine 8 en polyéthylène naturel prolongée par un bouchon 9 et par une cheminée 10 dans laquelle s'engage le crayon 6. L'extrémité 13 de la gaine 8 est crénelée et rabattue sur le bord d'une coupelle 14 de préférence en tale étamée qui est rétreinte sur le fond du godet et constitue la borne négative de la pile. Une bague 15 à section en L est retreinte sur la partie périphérique inférieure de la pile et assure son étanchéité. La partie de la gaine 8 située au-dessus de la bague 15 comprend une zone 17 imprimée et une zone i8 non-imprimée dont la transparence permet de voir la zone sous-jacente du godet. A la figure 2, on voit la même pile presque complètement déchargée. Par suite de la corrosion électrochimique du zinc, l'épaisseur de la paroi latérale du godet 1 a diminué. La partie inférieure de cette paroi, isolée électrochimiquement par le bord de la cuvette 3. n'a pratiquement pas été corrodée. Il s'ensuit que la zone 20 du godet située imabdiatement au-dessus du bord de la cuvette a reçu une densité de courant élevée ce qui a entraîné une corrosion importante, et que son épaisseur est devenue très petite. Dans la moitié droite de la figure, on peut voir à travers la zone transparente 18 de la gaine 8 deux piqûres 21 et une perforation 22, qui indiquent l'approche de la fin de la décharge. La figure 3 représente une pile air-zinc à électrolyte alcalin. Cette pile comprend une électrode positive 31, un électrolyte gélifié 32, une électrode négative 33 à base de zinc pulvérulent, et un bloc 34 poreux et compressible de matière synthétique, maintenant l'électrode négative dans un état de compression et pouvant compenser. par sa compression, l'expansion de cette électrode au cours de la décharge. Le boTtier de la pile est constitué par un godet 35 en polystyrène dont le fond est traversé par un chapeau 36 constituant la borne positive de la pile, et par un couvercle 37 en polystyrène collé au godet" dans lequel sont surmoulés un collecteur 38 en contact avec l'électrode négative et une coupelle métallique 39 qui est soudée au collecteur 38 et constitue la borne négative de la pile. La paroi latérale du godet 35 est transparente et est recouverte extérieurement par une étiquette 40 imprimée comportant une fenêtre rectangulaire 41 à travers laquelle est visible l'interface 42 entre l'électrode négative 33 et le bloc compressible 34. Des repères chiffrés sont tracés sur l'étiquette 40 le long d'un bord vertical parallèle à l'axe de la pile) de la fenêtre 41. L'interface 42 est au niveau du repère 100, ce qui signifie que la capacité disponible dans la pile est 100% de sa capacité totale, c'est-à-dire qu'elle n'a pas été déchargée. A la figure 4, la même pile est montrée (en vue partielle) en partie déchargée. L'électrode négative 33 a augmenté de volume en comprimant le bloc 34 et l'interface 42 se trouve maintenant au niveau du repère 25, ce qui signifie que la capacité disponible est 25% de la capacité totale, ou que la pile est aux trois-quarts déchargée. Un autre indice de l'état de charge de la pile est la position de la limite entre les grains de zinc 43 et les grains blanchâtres 44 du produit de décharge. également visible, grâce à la fenêtre et représentés schématiquement. Bien que dans l'exemple qui vient d'être décrit deux indices différents soient utilisables pour déterminer l'état de charge de la pile, à savoir la position de l'interface 42 et la répartition des grains 43 et 44, il va de soi que les piles dans lesquelles un seul de ces indices est utilisé font également partie de l'invention. Par ailleurs, pour la clarté des figures les proportions exactes n'ont pas toujours été-respectées. En particulier, les dimensions attribuées aux zones transparentes sont plus grandes que celles qui sont nécessaires pour la réalisation de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, apporter des modifications de détail, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Pile électrique comprenant une enveloppe extérieure et deux électrodes, caractérisée par le fait que l'enveloppe comporte au moins une zone transparente rendant visible de l'extérieur un changement d'aspect d'une des électrodes au cours de la décharge. 2/ Pile selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite électrode est l'électrode négative. 3/ Pile selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le matériau de l'électrode négative est choisi dans le groupe constitué par le zinc et la magnésium. 4/ Pile selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée par le fait que, l'électrode négative étant constituée par un godet qui se corrode au cours de la décharge, et l'enveloppe extérieure comprenant une feuille appliquée sur la surface latérale extérieure du godet, ladite zone transparente appartient à ladite feuille et rend visible au moins partiellement la région du godet dont la paroi est traversée le plus rapidement par la corrosion. 5/ Pile selon la revendication 4, caractérisée par le fait que, le godet comportant des parties protégées contre les échanges électrochimiques, telles que le fond, la zone transparente rend visible, au moins partiellement, la région du godet adjacente à ces parties. 6/ Pile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que, ladite électrode étant sous une forme divisée, son changement d'aspect consiste en une modification de couleur des particules qui la constituent. 7/ Pile selon la revendication 6, caractérisée par le fait que, la décharge de l'électrode progressant sensiblement selon un plan perpendiculaire à la paroi de la pile, la zone transparente rend visible le déplacement de ce plan. 8/ Pile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que, ladite électrode étant sous une forme divisée, son changement d'aspect consiste en une variation du volume apparent. 9/ Pile selon la revendication B, caractérisée par le fait que, ladite électrode présentant un front mobile, la zone transparente rend visible le déplacement dudit front. 10/ Pile selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée par le fait qu'elle comprend des repères fixes visibles de l'extérieur, indiquant l'état de charge de la pile.