Brevet FR2333357A1 — publié le 19770624

la presente invention concerne les batteries de générateurs électrochimiques, notamment les batteries de générateur s amorçables par injection d'électrolyte dans chaque générateur. On conaîît des batteries amorçables composées d'une ou plusieurs rangees de generateurs Juxtaposes, possédant chacun un boîtier délimitant une chambre contenant les casposants actifs, et comportant une canalisation d'alimentation en electrolyte, situe au-dessus des chambres et reliée a celles-ci par des tubulures d'admission débouchant à la partie inférieure des chambres, et un circuit d'éva- cuation d'air permettant de mettre les chambres en communication avec l'atmos- phare pendant l'alimentation en electrolyte et de les isoler de l'armosphère avant et apres l'alimentation en electrolyte. Cette disposition assure un -esplissage regulier des chambres par l'électrolyte et une impregnation cor sete des compo- sants poreux (aectrodes et/ou seperateurs) qui s'y trouvent, parai retention d'air. En effet l'électrolyte sortant d'une tubulure d'admission couvre aussitot la paroi inferieure du boîtier, puis son niveau monte, chassant l'air présent dans la chambre vers le circuit d'évacuation. De plus, le circuit d'évacuation entant ferme avant l'alimentation en élecrrolyte, la batterie peut entre conservee sans que les electrodes des generateurs risquent d'être oxyées par l'oxygène atmos phérique. De wXme, après l'alimentation en électrolyte, et notamment lors du forrtionnement de la batterie dans un engin bile, l'électrolyte ne risque pas de stechapper hors des generateurs par le circuit d'evacuation. Dans ces batteries connues, la canalisation d'alimentation en electrolyte est realisee dans un bloc de forme allongee independant des boîtiers des généra teurs et s'etendant au-dessus de la rangee de generateurs, Ce bloc est également traverse-par-une seconde canalisation destinée à former le circuit d'evacuatioa d'air. Les deux canalisations débouchent dans la face inferieure du bloc respec tivement par deux seriez es d' d'orifices, chaque orifice correspondant à un generateur de la rangee.Les deux orifices correspondant à chaque generateur, communiquant l'un avec la canalisation d'alimentation, l'autre avec la canalisation d'évacua- tion, sont relies par des tubes respectivement l'entree de la tubulure d'admis- sion placee dans la chantre du generateur, et à un orifice traversant la paroi supérieure du bottier du generateur. En raison des dispersions d'epaisseur des boîtiers, les orifices de ceux-ci, lorsque les generateurs sont juxtaposés, ne *sont pas toujours rigoureusement en face de ceux du bloc. Les tubes de raccordement doivent donc avoir une longueur suffisante pour rattraper les decalages sans contraintes mécaniques appreciables, ce qui entraïne un encoibrenent important du dispositif. De plus le raccordement des tubes aux generateurs et au bloc exige des joints d'étanchéité et des pièces de fixation telles que des vis, ce qui augmente le coût de fabrication et la complexité du montage de la batterie, ceci dans des conditions d'accessibilité mauvaises. L'invention a pour but de remedier à ces inconvenients. Elle a pour objet une batterie corposee d'au moins une rangez de genftateurs electrocfimiques juxtaposés, possédant chacun un boîtier délimitant une chambre contenant des composants actifs, et comportant une canalisation d'alimentation en électrolyte, s'étendant parallèlement à ladite rangée et reliée auxdites chambres par des tubulures d'admission deboschant a la partie inférieure des chambres, et un circuit d'evacuation d'air permettant de mettre les chambres en com@nmication avec l'atmosphère pendant l'alimentation en electrolyte et de les isoler de l'atmosphere avant et apres l'alimentation en electrolyte, caractérisée par le fait que ladite canalisation est formée de segments constitues chacun par canal ménagé dans ledit bottier de l'un des generateurs, et qoe lesdites chambres communiquent entre elles directement par des orifices ménagés dans lesdits boîtiers pour constituer ledit circuit d'evacuation. Des joints annulaires d'étanchéit peuvent etre interposés oestre les segments ainsi qu'entre les orifices de deux boîtiers voisins. Ces joints peuvent être comprimés dans un logement annulaire limite par une saillie de l'un un des bottiers et un evidement de l'autre. ne cette façon la canalisation d1 alimentation et le cironit d1evacuation sont realises par la simple juxtaposition des générateurs en rangée, sans pièces supplémentaires autres que les joints d'étanchéité. En outre la canalisation d'alimentation peut se trouver tres près des chambres, d'où wne diminution de I'encombrement. Pour pouvoir fermer le circuit d'évacuation avant et après l'alimentation en electrolyte, il suffit de placer des vannes sur les deux @ri- - - fices terminaux de la rangée de générateurs ou sur l'un d'eux sealement, l'antre etant obture en permanence. Pour éviter des déplacements relatifs des boîtiers et des com@raintes sur les joints d'etancheite, préjudiciables a l'etancheite des liaisons entre segme@@s de la canalisation d'alimentation, on peut prevoir des moyens independants de celle-ci et du circuit d'evacuation et solidaires des boîtier, pour immo@iliser ceux-ci les uns par rapport aux autres dans les directions perpendiculaires a la 1 direction d'extension de la rangee. Ces moyens sont par exemple constitues par une saillie de l'un des boîtiers coopérant avec un évidement du bottier voisin. Le bottier d'un generateur d'une batterie selon l'invention est de préférence forme par l'assemblage d'un bac presentant un fond et des parois latérales sensiblement verticales, et d'un couvercle obturant l'extremite ouverte du bac. L'assemblage est par exemple relise par collage ou par sondage Le fond peut être situe à l'extrémité inferieure et le couvercle à l'extrémité supérieure du bottier, le segment de canalisation étant alors menage dans le couvercle. Alter- nativement le fond peut être situe à l'extrémité superieure et le couvercle à l'extre;te inférieure du boîtier, le segment de canalisation etant ménagé dans le fond. Dans les deux cas les orifices d'evacuation d'air peuvent être menages dans le même élément du boîtier, fond ou couvercle, que ledit segment. Ils peuvent aussi être menages dans les parois latérales. L'invention a egalement pour objet un generateur electrochimique comprenant un boîtier dont la structure permet d'associer ce generateur avec des generateurs semblables pour obtenir une batterie conforme aux caracteristiques ci-dessus, ainsi qu'un boîtier de generateur electrochimique presentant une telle structure. D'autres details de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de quelques exemples de realisation, donnes à titre illustratif et non limitatif, en regard du dessin annexe dans lequel - La figure 1 est une representation partielle et schémati @@ d'une batterie de generateurs electrochimiques selon l'invention. - La figure 2 est une vue en coupe transversale d'une variante d'un generateur de la batterie de la figure 1. - La figure 3 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 2. - La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2. - la figure 5 est une vue homologue de celle de la figure 2 representant le boîtier d'une autre variante de generateur de la batterie de la figure 1. - La figure 6 est une vue en coupe selon la ligne C-C de la figure 5. - La figure 7 est une vue en coupe selon la ligne D-D de la figure 5. La batterie représentée a la figure 1 comprend une rangée 1 de n générateurs l'indice i prenant les valeurs de 1 a n. Chaque générateur 2 possede un boîtier 3. délimitant une chambre 4. qui contient un faisceau d'electrodes et de I I séparateurs Si. La batterie comprend également une canalisation d'alimentation en aectrolyte, reliée à un reservoir d'electrolyte 6 par l'intermédiaire de vannes 7 et reliée à chacune des chambres 4i par une tubulure d'admission 8i qui peut être conforme au brevet 1 532 515 du 29 Mai 1967, et qui douche a la partie inferieure de la chambre. Selon l'invention, la canalisation d'alimentation est formee de segments constitues chacun parun canal 9. ménagé dans le boîtier 3.. Par ailleurs les I i chambres 4i communiquent entre elles directement par des orifices loi ménagés dans les boîtiers pour constituer un circuit d'evacuation d'air qui peut être mis en communication ou hors de coiiiunication avec l'atmosphère par des vannes 11. Des joints annulaires 12i et 13i, en contact avec les boîtiers 3i, assurent l'étancheité respectivement de la canalisation d'alimentation entre les segments 9i et du circuit d'évacuation entre les orifices 10i. La canalisation d'alimentation et le cirouit d'évacuation cont formés par la simple juxtaposition des générateurs 2. de la rangée 1, munis des joints d'etaoeheite 12. et 13.. i i Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Lors de la conservation de la batterie non amorcee, les vannes 7 et il sont fermées, les chambres 4. sont vides d'electrolyte et l'electrolyte nécessaire au fonctionnement des générateurs est contenu dans le réservoir 6.Pour amorcer la batterie on ouvre les vannes 7 et Il et on cree une pression dans le reservoir 6 par tout moyen connu dans la technique des generateurs electrochimiques amorçables. Toutes ces opérations peuvent être declenchees simultanement, ou dans un ordre déterminé, par un dispo- sitif de commande non represente. Sous l'effet de la pression ltelectrolyte est chassé du réservoir 6 et envahit la canalisation d'alimentation puis les tubulures 8. et enfin les chambres 4i où il se répand de bas en haut, imprégnant les faisceaux 5. et chassant à son tour l'air contenu dans les chambres 4. qui i i s'échappe dans l'atmosphère par le circuit d'Evacuation et par les vannes 11. Dans les tubulures d'admission 8., ou en amont de celles-ci, peuvent être prevus des ajutages calibres 14. assurant une repartition uniforme de l'electrolyte entre les generateurs de la rangee qui pourrait autrement être compromise par un gradient de pression apparaissant le long de la canalisation d'alimentation, Après remplissage et evacuation de l'air les vannes 7 et ll sont fermees et les chambres 4. sont isolees de l'extérieur. Bien qu'une seule rangee de générateurs soit representee, la batterie peut en comporter plusieurs, alimentees en electrolyte à partir du réservoir 6. Les figures 2,3 et 4 représentent un mode de realisation d'un générateur 2. de la batterie de la figure 1. Pour simplifier les références, l'indice i y a été omis. Le bottier 3 du generateur est forme par l'assemblage d'un bac 15 et d'un couvercle 16. Le bac 15, de forme generale parallélépipédique, presente des parois laterales 17 sensiblement verticales et un fond 18 situe à la partie inferieure, tandis que le couvercle 16 obture l'extrémité supérieure ouverte du bac. L'assai blage peut être réalisé par collage ou par soudage, par exemple aux ultrasons. Selon l'invention, le couvercle est traversé par un canal horizontal 9 communiquant avec la chambre 4 par l'inermédiaire de la tubulure d'admission 8, et par un orifice 10 communiquant également avec la chambre 4. Le couvercle présente en outre, autour du canal 9 et de l'orifice 10, des saillies 19 et 20 et des evi- dements 21 et 22. Les dimensions de ces saillies et de ces evidements sont telles qu'il est possible d'aligner plusieurs generateurs semblables pour former une rangée, chaque saillie 19, sauf celle située à une extremite de la rangée, s'engageant dans us l'evidement 21 du générateur voisin, et chaque saillie 20, sauf celle situee à une extrémité, s'engageant dans l'évidement 22 d'un générateur voisin : les canaux 9 d'une part et les orifices 10 d'autre part sont ainsi mis en serie pour constituer respectivement une canalisation d'alimentation en élec- trolyte et un circuit d'evacuation d'air.Bans la rangee de générateurs, les joints annulaires 12 sont comprimes dans des logements limites par les saillies 19 et les evidements 21, et les joints 13 dans us des logements limites par les saillies 20 et les evidements 22. Les bacs 15 présentent quand a eux des saillies 23 et des evidements 24 qui coopèrent entre eux pour immobiliser les boîtiers les uns par rapport aux autres. Le boîtier représenté aux figures 5 à 7 comporte des elements déjà decrits a propos des figures precedentes, et désignés par les mêmes references. Il est forme, comme le boîtier du generateur des figures 2 a 4, var l'assemblage d'un bac 30 et d'un couvercle 31. Mais cette fois le fond 32 est situe a l'extré- mite superieure du bac 30, et c'est dans le fond 32 qu est ménage le rial 9. Par ailleurs l'orifice 10 est renplace par deux orifices 10' et @@ trai-ersant deux faces laterales opposées 33. L'orifice 10", dont le diane De est supérieur a celui de l'orifice 10', se confond avec l'evidement destiné à recevoir la saillie 20 du boîtier d'un générateur voisin dans la rangee. Les évidements 21 et 10" presentent des lamages 34 et 35 destine- recevoir les joints 12 et 13. Le bac comporte deux saillies 23 et deux evidements 24 lui assurant une immobilisa- tion parfaite par rapport aux bacs voisins dans une rangee de générateurs. La disposition des figures 5 a 7 presente deux avantages par rapport à celle des figures 2 a 4. Le canal 9 et les orifices 10' et 10" etant solidaire de la meme pièce, c'est-à -dire le bac 30, que les saillies 23 et les evidements 24, s'alignent d'une façon plus précise que lorsqu'ils sont solidaires du couvercle, evitant toute contrainte mécanique indésirable sur les joints 12 et 13.Par ailleurs dans la variante des figures 2 4 le canal 9 est a un niveau superieur a celui de l'orifice 10, situe lui même audessus de la chambre 4. Ici au contraire la position des orifices 10' et 10" de part et d'autre de la chambre 4 permet d'abaisser le canal 9, reduisant l'encombrement de l'ensemble. Des modifications peuvent être apportes aux réalisations decrites sans sortir du cadre de l'invention. Notamment un boîtier selon l'invention peut comporter un canaI ménagé dans le couvercle comme aux figures 2 a 4 et des orifices d'evacuation menages dans les parois laterales comme aux figures 5 à 7. Inversement le canal peut être menage dans le fond comme aux figures 5 à 7 et l'orifice d'evacuation egalement dans le fond. L'orifice d'evacuation peut être a côté du canal et non au-dessous, si l'espace entre les bornes du generateur est suffisant. Au lieu d'être au-dessus de la chambre le canal d'alimentation peut être au-dessous, la tubulure d'admission pouvant alors traverser simplement la paroi comprise entre le canal et la chambre, ou se présenter comme R la figure 10 du brevet 1 532 515 précite. Les joints 12 et 13 peuvent être supprimes Si le matériau du boîtier est suffisamment souple et son dessin adapté pour assurer des raccordements étanches. REVENDICATIONS 1/ Batterie composee d'au moins une ranges de generateurs electrochimiques juxtaposes, possédant chacun un boîtier délimitant une chambre contenant des composants actifs, et comportant une canalisation d'alimentation en électrolyte, s'etenii t parallelement à ladite ranges et reliee auxdites chambres par des tubulures d'admission débouchant a la partie inférieure des chambres, et un circuit d'evacuation d'air permettant de mettre les chambres en communication avec l'atmosphère pendant l'alimentation en electrolyte et de les isoler de l'atmosphère avant et après l'alimentation en électrolyte, caractérisée par le fait que ladite canalisation est formée de segments constitues chacun par un canal menage dans ledit boîtier de l'un des genérateurs, et que lesdites chambres communiquent entre elles directement par des orifices menages dans lesdits boîtiers pour constituer ledit circuit d'evacuation. 2/ Batterie selon la revendication i, caracterisee par le fait qu'un joint annulaire assure l'etancheite entre lesdits segments de deux boîtiers voisins de ladite ranges. 3/ Batterie selon l'une des revendications 1 et 2, caracterisee par le fait qu'un joint annulaire assure l'etancheite entre les orifices commmniquant entre eux de deux boîtiers voisins de ladite ranges. 4/ Batterie selon l'une des renvendications 2 et 3, caracteflsee par le fait que ledit joint est comprime dans un logement annulaire limite par une saillie de l'un des boîtiers et un evidement de l'autre boîtier. 5/ Batterie selon l'une des revendications precedentes, caractérisée par le fait que lesdits boîtiers sont immobilises les uns par rapport aux autres, dans les directions perpendiculaires à la direction d'extension de ladite rangee, par des moyens solidaires des boîtiers et independants de ladite canalisation et dudit circuit d'evacuation. 6/ Batterie selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdits moyens pour l'immobilisation relative de deux bottiers voisins sont constituEs par une saillie de l'un des boîtiers cooperant avec un evidement de l'autre. 7/ Batterie selon l'une des revendications precedentes, caracterisee par le fait que le boîtier d'un generateur est forme par l'assemblage d'un bac présentant un fond et des parois laterales sensiblement verticales, et d'un couvercle obturant 1v extrenite ouverte du bac. 8/ Batterie selon la revendication 7, caracterisee par le fait que le fond est situe a ltextremite inferieure et le couvercle d l'extremite superieure du boîtier, ledit canal etant menage dans le couvercle. 9/ Batterie selon la revendication 7, caracterisee par le fait que le fond est situe a l'extremite superieure et le couvercle a ltextremité inférieure du boîtier, ledit canal etant menacé dans le fond. 10/ Batterie selon l'une des revendications 8 et 9, caracterisee par le fait que lesdits orifices sont ménagés dans le meme élément du boîtier, fond ou couvercle, que ledit segment. Ill Batterie selon l'une des revendications 7 à 9, caracterisce par le fait que lesdits orifices sont ménagés dans les parois laterales. 12/ Batterie selon l'une des revendications 7 à 11, caracterisee par le fait que le bac et le couvercle sont collés. 13/ Batterie selon l'une des revendications 7 à 11, caracterisee par le fait que le bac et le couvercle sont soudés, 14/ Générateur électrochimique, caracterise par le fait qu'il comprend un boîtier dont la structure permet d'associer ledit génerateur avec des générateurs semblables pour obtenir une batterie selon l'une des revendicat@@ns precedentes. 15/ Boîtier de générateur electrochimique, caractérise par le Lait qu'il presente la structure définie à la revendication 14.