Brevet FR2475301A1 — publié le 19810807

1. La présente invention concerne une pile constituée de plusieurs couches qui est obtenue en rassemblant une plura- lité d'éléments comportant chacun une borne positive et une borne négative. Dans une pile classique, par exemple une pile du type 006P de 9 volts, six éléments ayant chacun une tension de 1,5 volt sont connectés électriquement en série et sont en- fermés dans un bottier extérieur. Dans une pile alcaline de 1,5 volt du type cylin- drique, la borne positive et la borne négative sont respecti- vement situées sur les surfaces supérieure et inférieure de la pile. Par conséquent, dans le cas o six piles alcalines de ce type sont utilisées en éléments et sont connectées électri- quement en série l'une à l'autre suivant deux rangées, trois éléments étant disposés dans chaque rangée avec leur borne positive orientée dans la même direction, un tel agencement nécessite une longue pièce de connexion de la borne négative située au fond de l'élément d'une rangée à la borne positive située à la surface supérieure de l'élément de l'autre rangée, ainsi qu'une longue pièce de connexion de la borne négative si- tuée au fond de l'élément de l'autre rangée à la borne négati- ve placée à la surface supérieure de l'ensemble des éléments. Ainsi, un tel agencement nécessite un isolement et des tra- 2. vaux de montage compliqués et sujets à difficulté. D'autre part, dans le cas o les bornes positives de trois éléments sont orientées dans une direction et que les bornes négatives des trois autres éléments sont orientées dans cette même direction avec les éléments respectifs placés alternativement sur une ligne, un tel agencement peut rédui- re la longueur des pièces de connexion des bornes positives des éléments aux bornes négatives des éléments adjacents. Un tel agencement o les bornes positives des éléments respec- tifs ne sont pas orientées dans une direction entraînant instabilité et complication de toute la structure des élé- ments. Comme le boîtier extérieur d'une pile du type 006P est de forme carrée, l'utilisation d'éléments cylindriques pré- sente l'inconvénient que le volume spatial du boîtier exté- rieur est augmenté. En outre, dans une pile du type 006P, il faut un grand nombre d'éléments. Chaque élément est en regard d'au moins deux autres éléments. De façon à éviter des contacts électriques indésirables entre les éléments adjacents respec- tifs, ces éléments doivent être revêtus de feuilles isolantes, de sorte que le montage des éléments est source de difficul- tés. -La présente invention concerne une pile constituée de plusieurs couches et est caractérisée en ce qu'elle com- prend: un ensemble d'éléments formé par réunion d'une plurali- té d'éléments comportant chacun une borne positive et une borne négative, disposés de façon que les bornes des éléments respec- tifs soient situées dans le même plan, une première plaque iso- lante disposée sur l'ensemble d'éléments et comportant une pluralité de trous traversants; des pièces de connexion situées sur la première plaque isolante et passant dans les trous tra- versants de façon à connecter en série les éléments les uns aux autres; une seconde plaque isolante disposée sur les piè- ces de connexion et comportant deux trous traversants; des con- ducteurs positif et négatif passant dans les trous traversants des première et seconde plaques isolantes et étant en saillie sur ces trous, et une plaque de raccordement disposée sur la 3. seconde plaque isolante et comportant une borne extérieure po- sitive connectée au conducteur positif et une borne extérieure négative connectée au conducteur négatif. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'une pile à plusieurs couches selon la présente invention; La figure2 est une vue en coupe prise le long de la ligne A-A de la figure 1; La figure 3 est une vue en perspective de la pile démontée de la figure 1; La figure 4 est une vue en perspective d'une pile assemblée au cours de son montage; La figure 5 est une vue en perspective d'un élé- ment utilisé dans la figure 1; et La figure 6 est une vue en coupe prise le long de la ligne B-B de la figure 5. La description suivante portera sur un mode de réa- lisation de piles à plusieurs couches selon la présente inven- tion et sera faite en liaison avec les figures 1 à 6. Tout d'abord, on procédera à la description d'un élément utilisé dans la pile de la présente invention, en liai- son avec les figures 5 et 6. Un élément 1 de pile de 3 volts est un élément au lithium-bioxyde de manganèse de forme carrée. Un conteneur ex- térieur de l'élément de pile i est formé par coulage d'une tô- le métallique telle qu'une tôle en acier inoxydable, et sert de borne positive. Un couvercle de fermeture 3 du conteneur 2 est cons- titué d'une tôle métallique telle qu'une tôle en acier inoxyda- ble, comme le conteneur extérieur 2. Le couvercle 3 est fixé au conteneur extérieur 2 par soudage au laser, et peut être utilisé en borne positive. Le couvercle 3 comporte un trou traversant 4,dans lequel est monté un organe cylindrique iso- lant 5 en résine dite téflon ou analogue. Les rebords supérieur et inférieur de cet organe cylindrique isolant 5 recouvrent les 4. surfaces supérieure et inférieure du couvercle 3, respective- ment. Une bague métallique 6 est placée à la partie infé- rieure de l'organe 5. un axe de borne positive 7 est inséré dans la partie creuse de l'organe 5. Une borne négative circulaire 8 est formée à l'ex- trémité supérieure de l'axe 7, et est solidaire de celui-ci. L'axe 7 est rabattu à son extrémité inférieure sur la bague métallique 6 de sorte qu'il est isolé par rapport au couvercle 3 et que sa fixation est étanche à l'air et aux liquides. Une électrode négative 9 est constituée d'une pla- que au lithium laminée dans laquelle est enfermé un organe col- lecteur 10. L'organe collecteur 10 comporte une partie en sail- lie 11, qui est fixée à l'extrémité inférieure de l'axe de borne négative 7 par soudage par point. Ainsi, l'électrode né- gative 9 est connectée électriquement à l'axe 7 par l'intermé- diaire de la partie en saillie 11 de l'organe collecteur 10. Des électrodes positives 12 ont comme matière acti- ve du bioxyde de manganèse. Ces électrodes positives 12 sont disposées sur les deux côtés de l'électrode négative 9 dont elles sont séparées par des séparateurs 13 imprégnés d'un élec- trolyte organique. Les électrodes positives 12 sont en contact avec le conteneur extérieur 2 de façon à être connectées élec- triquement à celui-ci. La description suivante portera sur une pile à cou- ches du type 006 P utilisant les éléments 1, et sur son procé- dé de montage; la description sera faite en liaison avec les figures 1 à 4, et plus particulièrement avec la figure 3. Tout d'abord, des premier, second et troisième élé- ments 1, 1' et 1" sont réunis de façon à former un ensemble 14 tel que les bornes négatives 8, 8' et 8" des premier, second et troisième éléments 1, 1' et 1" ne sont pas alignées les unes avec les autres mais sont placées en zigzag. Un organe cylindrique isolant 15 recouvre le se- cond élément 1' situé au centre des trois éléments 1, 1' et 1". Un conducteur négatif 16 est fixé à la borne néga- tive 8 du premier élément 1. Des pièces de connexion conductri- 5. ces 17 et 17', et un conducteur positif 18 sont fixés aux couvercles respectifs de fermeture 3 des éléments 1, 1' et 1" à leurs côtés opposés par rapport aux bornes négatives, 8, 8' et 8". Placée au sommet de l'ensemble 14 se trouve une première plaque isolante 19 comportant quatre trous rectan- gulaires 20 et deux trous circulaires 21. Le conducteur né- gatif 16, les pièces de connexion 17, et 17', et le conduc- teur 18 traversent les quatre trous rectangulaires 20, res- pectivement. Après être passée dans le trou 20,la pièce de con- nexion 17 du premier élément 11 est retournée sur la premiè- re plaque isolante 19 de façon à traverser le trou circulai- re adjacent 21 (figure 4), et est alors connectée électrique- ment à la borne négative 8' du second élément 1' par soudage par point. De même, la pièce de connexion 17' du second élé- ment 1' est connectée électriquement à la borne négative 8" du troisième élément 1". Ainsi, les trois éléments 1, 1' et 1" de l'ensemble 14 sont connectés électriquement en série, situa- tion représentée en figure 4. Disposée sur la première plaque isolante 19 se trouve une seconde plaque isolante 22 comportant deux trous traversants 23. Le conducteur négatif 16 et le conducteur po- sitif 18 traversent ces trous 23, respectivement. Cette secon- de plaque isolante 22 permet d'éviter le contact entre le con- ducteur négatif 16 et la pièce de connexion 17', ainsi que le contact entre le conducteur positif 18 et la pièce de conne- xion 17. Alors, l'ensemble 14 est recouvert d'un organe iso- lant cylindrique 24 par exemple d'un tube isolant thermorétrac- table, de façon à fixer les trois éléments 1, 1' et 1" les uns aux autres. Disposée sur la seconde plaque isolante 22 se trou- ve une plaque isolante de raccordement 22 comportant une bor- ne négative extérieure 25 et une borne positive extérieure 26 qui traversent cette plaque. La borne négative 25 et la borne positive 26 sont connectées électriquement au conduc- 2475301' 6. teur négatif 16 et au conducteur positif 18, respectivement. Un boîtier extérieur 29 comportant un rebord inté- rieur 28 à son extrémité supérieure est placé sur l'ensemble 14 à partir du dessus,et une plaque de fond 30 est mise sur la partie inférieure de l'ensemble 14. Le bord inférieur 31 du boîtier 29 est fixé à la plaque 30, formant ainsi une pile à plusieurs couches qui est représentée en figure 1. on comprendra que, bien que trois éléments aient été utilisés dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, le nombre d'éléments n'est pas limité à trois, et que quatre éléments ou plus peuvent être utilisés. Application industrielle Une pluralité d'éléments, comportant chacun une borne positive et une borne négative à leur surface supérieu- re, sont réunis de façon à former un ensemble tel que les bor- nes respectives des éléments soient situées dans le même plan. Disposée sur l'ensemble des éléments, se trouve une première plaque isolante comportant une pluralité de trous traversants. Les éléments sont connectés électriquement en série par les pièces de connexion sur cette première plaque isolante, ce qui a pour effet d'éviter des contacts électriques indésirables entre éléments adjacents qui seraient sans cela causés par ces pièces de connexion. Disposée sur les pièces de connexion se trouve une seconde plaque isolante comportant deux trous tra- versants, à travers lesquels passent le conducteur positif et le conducteur négatif. Un tel agencement évite des contacts électriques indésirables entre les pièces de connexion et les conducteurs. Ainsi, tous les éléments peuvent être utilisés dans la même direction, de sorte que les travaux d'assemblage peuvent être rendus beaucoup plus faciles. Dans le cas o des piles de 3 volts à électrolyte organique du type carré sont utilisés comme éléments, seuls trois éléments sont nécessaires pour former une pile du type 006 P. En outre, de façon à éviter des contacts électriques indésirables entre éléments adjacents, le seul élément situé au centre de l'ensemble doit être recouvert d'un organe isolant, ce qui facilite les travaux de montage des éléments. De plus, 7. selon la présente invention, étant donné que des éléments du type carré sont utilisés, le volume spatial peut être réduit. - La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 8. REVENDICATIONS 1 - Pile à plusieurs couches, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un ensemble (14) d'éléments obtenu en réunis- sant une pluralité d'éléments (1, 1', 1") comportant chacun une borne positive (3) et une borne négative (8), placées de façon que les bornes (3, 8) de la pluralité d'éléments (1, 1', 1") soient situées dans le même plan, - une première plaque isolante (19) disposée sur l'ensemble (14) et comportant une pluralité de trous traver- sants (20, 21); - des pièces de connexion (17, 17') situées sur la première plaque isolante (19) et passant dans les trous traversants (20) de façon à connecter en série la pluralité d'éléments (14); - une seconde plaque isolante (22) disposée sur les pièces de connexion (17, 17') et comportant deux trous tra- versants (23); - - des conducteurs positif et négatif (18, 16) pas- sant dans les trous traversants (20) de la première plaque iso- lante (19) et les trous traversants (23) de la seconde plaque isolante (22) et étant en saillie sur ceux-ci; et - une plaque de raccordement (27) disposée sur la seconde plaque isolante (22) et comportant une borne extérieu- re positive (26) connectée au conducteur positif (18) et une borne extérieure négative (25) connectée au conducteur négatif (16) 2 - Pile selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments (1) sont des éléments à électrolyte organi- que du type carré, en ce que l'ensemble d'éléments (14) com- porte trois éléments (1, 1', 1") du type cité ci-dessus, et en ce que l'élément (1) situé au centre de l'ensemble (14) est recouvert d'un organe isolant (15). 3 - Pile selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un boîtier exté- rieur (29) qui est placé sur l'ensemble d'éléments (14) et sur lequel sont en saillie au moins la borne extérieure positive (26) et la borne extérieure négative (25).