Brevet FR2528631A1 — publié le 19831216

La présente invention concerne un accumulateur électrique à électrolyte non aqueux du type en colonne élliptique comportant un ensemble d'électrodes en spirale du type en colonne élliptique Récemment, avec les rapides progrès techniques dans différents types d'équipements et d'appareils électroniques, des piles ou des accumulateurs sont utilisés comme source d'alimentation Parmi ces équipements et appareils, des courants relativement intenses sont spécialement nécessaires dans les domaines des récepteurs radioélectriques, des enregistreurs sur bandes magnétiques, des caméras et similaires Dans de petits appareils, par exemple deux ou quatre piles alcalines au i Langanèsetype cylindrique (tension 1,5 V) sont utilisées comme alimentation à 3 V ou 6 V en les connectant en série. Comme le montre la figure 5 à titre d'exemple concret, deux piles alcalines au manganèse 20 sont disposées parallèlement de manière que leurs bornes positive et négative 21 et 22 soient positionnées sur une surface d'extrémité et sont placées dans un compartiment de batteries d'un appareil 30 qui comporte des bandes de contact 31 et 32, respectivement négative et positive. Tout récemment, des piles à électrolyte non aqueux au lithium, comprenant du lithium comme matière active négative et, comme matière active positive, du -bioxyde de manganèse, du fluorure de carbone, du chromate d'argent ou autre sont entrées en pratique et ces piles ont attiré l'attention car leur tension est de 3 V, c'est-à-dire environ le double de celle des piles alcalines au manganèse, des pile's sèches au manganèse courantes, et aussi parce que ces piles ont une forte puissance. La demande de brevet japonais N 049665/1981 décrit les caractéristiques des piles à électrolyte non aqueux et propose une pile de ce genre qui peut être utilisée en place de deux piles alcalines au uafln',seou deux piles sèches au manganèse du type cylindrique, en parallèle Cette pile comporte un boitier cylindrique elliptique qui reçoit un ensemble d'électrodes en spirale du type en colonne ei îptique formé en enroulant des plaques d'électrodes positive et négative, avec un séparateur L'ensemble d'électrodes en spirale du type colonne élliptique est réalisé en enroulant le groupe d'électrodes autour d'un noyau en forme de plaque L'invention a pour but d'améliorer encore la pile non aqueuse du type à colonne elliptique décrite ci-dessus et d'améliorer les caractéristiques de cette pile en réduisant la résistance interne. L'invention concerne donc un accumulateur électrique à électrolyte non aqueux du type en colonne elliptique qui comporte un ensemble d'électrodes en spirale du type en colonne elliptique formé en enroulant des plaques d'électrodes positive et négative avec un séparateur et une pièce élastique située au centre de l'ensemble d'électrodes, et dilatant normalement l'ensemble d'électrodes depuis le centre vers les directions extérieures des parties de plus petit et de plus grand rayon. Selon l'invention, il n'est pas nécessaire pour obtenir un courant intense d'utiliser deux piles 23 cylindriques en parallèle de la manière connue mais en outre, l'adhérence de la plaque d'électrode positive et de la plaque d'électrode négative par l'intermédiaire du séparateur est élevée grâce à la pièce élastique située au centre de l'ensemble d'électrodes Il en résulte que la résistance interne est réduite, ce qui améliore les caractéristiques de la pile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation 3 j et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une coupe verticale d'une pile selon un mode de réalisation de l'invention, La figure 2 est une coupe de la pile suivant la ligne A-A' de la figure 1, La figure 3 est une vue en perspective d'une pièce élastique ( 11) -des figures 1 et 2, La figure 4 est une vue en perspective d'une pièce élastique ( 11 '> selon un autre exemple, et La figure 5 montre deux piles courantes du type cylindrique disposées en parallèle et situées dans un compartiment à batterie d'un appareil. L'ensemble d'électrodes utilisé pour la pile à électrolyte non aqueux selon l'invention consiste en un ensemble d'électrodes du type en colonne elliptique formé en enroulant en spirale des plaques d'électrodes négative et positive en forme de bandes avec un séparateur en forme de bande La partie de plus grand rayon a une dimension environ double de la partie de plus petit rayon. La pièce élastique utilisée pour la pile à électrolyte non aqueux selon l'invention est par exemple faite d'une plaque métallique conductrice comme en acier inoxydable, et elle est positionnée au centre de l'ensemble d'électrodes du type en colonne ellip- tique pour le dilater à partir du centre vers les parties de plus petit et de plus grand rayons Les structures de la pièce élastique elliptique sont dé- crites ci-après de façon concrète: ( 1) un intervalle continu d'une extrémité ouverte à l'autre est prévu dans la paroi latérale comme le montre la figure 3; et ( 2) une extrémité, découpée d'une extrémité ouverte à l'autre, est repliée pour obtenir une partie creuse en forme de U et l'autre extrémité est engagée dans la partie en creux en forme de U comme le montre la figure 4. Sur les figures 1 et 2, 1 désigne le boitier d'acier inoxydable de section elliptique, avec une plaque isolante 2 prévue au fond - Dans ce cas, le boitier cylindrique de forme elliptique est réalisé de manière que la partie de plus grand rayon soit à peu près double de la partie de plus petit rayon, et corresponde à peu près à la dimension de l'ensemble de deux piles cylindriques habi- tuelles de 1,5 V en parallèle La référence 3 désigne un couvercle d'acier inoxydable destiné à fermer la partie ouverte du boitier 1, et dont le rebord est fixé sur l'extrémité ouverte du boitier en utilisant par exemple un soudage au laser La référence 4 désigne une borne en forme de T dont une partie est introduite par l'intermédiaire d'un isolant 5 dans un trou formé dans le couvercle 3, et dont-l'extrémité est sortie et fixée sur une bague métallique 6 Une borne extérieure négative 7 est fixée sur la surface supérieure de la bague métal- lique 6 La référence 8 désigne une bague isolante pour éviter une connexion électrique entre la borne extérieure négative 7 et le couvercle 3 De plus, la référence 9 désigne une borne extérieure positive en forme de capuchon fixée sur le couvercle 3, en face de la borne extérieure négative 7 en forme de plaque La référence 10 désigne l'ensemble d'électrodes en spirale du type en colonne. elliptique, réalisé en soudant par points une toile collectrice négative 12 ' exposée à une extrémité d'une plaque d'électrode négative 12 en lithium sur la pièce élastique conductrice 11 de type elliptique, de forme cylindrique utilisée comme un noyau d'enroulement, en supperposant la plaque d'électrode positive 14 de bioxyde de manganèse sur la plaque d'électrode négative 12 avec l'interposition du séparateur 13, et en les enroulant autour de la pièce élastique En pratique, pour l'enroulement, un axe d'un calibre récepteur est introduit au centre de la pièce élastique 11 pour effectuer l'enroulement Dans ce cas, la plaque d'électrode positive 14 est positionnée sur le côté extérieur de l'ensemble d'électrodes et la toile collectrice positive 14 ' exposée sur la plaque d'électrode. positive 14 est mise en contact avec la surface intérieure du boitier 1 de manière à y être connectée électriquement. La référence 15 désigne une plaque isolante disposée sur la surface supérieure de l'ensemble d'électrodes 10. Dans le présent mode de réalisation, la pièce élastique 11 située dans l'espace central de l'ensemble d'électrodes en spirale 10 estutilisée à la fois comme noyau d'enroulement pour produire l'ensemble d'électrodes et comme collecteur négatif Une extrémité d'une plaque conductrice négative 16 qui est fixée sur la pièce élastique 11 par soudage par points est fixée sur l'ex- trémité inférieure de la borne négative 4 pour y être connectée électriquement La figure 4 représente une pièce élastique 11 ' selon un autre mode de réalisation. Selon l'invention, étant donné que la pile à électrolyte non aqueux comporte un ensemble d'électrodes en spirale du type en colonne elliptique, et que la forme intérieure est du type en colonne elliptique, les avantages suivants sont obtenus lorsque cette pile est utilisée pour alimenter un équipement ou un appareil électronique au lieu des deux piles cylindriques habituelles d'une tension de 1,5 V, disposées parallèlement et connectées en série comme indiqué précédemment. a) Etant donné que la forme est celle d'une colonne elliptique, la forme de la pile est la même que celle de deux piles cylindriques disposées paral- lèlement et il est possible d'utiliser la pile selon l'invention dans un équipement ou un appareil électronique existant De plus, étant donné que la pile a une structure telle que l'ensemble d'électrodes occupe le volume entre deux piles cylindriques qui sont disposées parallèlement, le volume efficace est augmenté. b) Dans le cas de deux piles cylindriques, des précautions doivent être prises pour cue les âles soient placées dans le bon sens mais avec la pile à électrolyte non aqueux selon l'invention, la mise en place est simple car elle peut être utilisée en place des deux piles cylindriques. Z % 8634 En outre, la pièce élastique est positionnée dans le volume central de l'ensemble d'électrodes en spirale du type en colonne elliptique, et l'ensemble d'électrodes 10 est dilaté vers l'extérieur à partir du centre sous l'effet de la force de rappel de la pièce élastique 11 comme le montre la figure 2 Une bonne adhérence de la plaque d'électrodes positive sur la plaque d'électrode négative est ainsi obtenue et la résistance interne est réduite ce qui améliore les caractéristiques de la batterie. REVENDICATIONS 1.Accumulateur électrique à électrolyte non aqueux du type en colonne elliptique, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'électrodes en spirale ( 10) du type en colonne elliptique formé en enroulant des plaques d'électrodes ( 12,14) positive et négative avec un séparateur ( 13) et une pièce élastique ( 11, 11 ') positionnée au centre dudit ensemble d'électrodes et dilatant normalement ledit ensemble d'électrodes à partir du centre vers l'extérieur des parties de plus grand et de plus petit rayons. 2.Accumulateur électrique selon la revendication 1, caractérisé ence que ladite pièce élastique ( 11, 11 ') est utilisée comme un collecteur avec une polarité. 3.%ccumulateur électrique selon la revendication 1, caractérisé ce que ladite pièce élastique ( 11, 11 ') a une forme cylindrique elliptique et est utilisée comme un noyau d'enroulement pour la production dudit ensemble d'électrodes en spirale 4.Accumulateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière active de ladite plaque d'électrode négative ( 12) est faite d'un métal léger comme le lithium, le sodium, ou similaire. 5.Accumulateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque d'électrode posi: tive ( 14) est faite de bioxyde de manganèse, de fluorure de carbone ou de chromate d'argent. 6.Accunulateur électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisé en ce que le rapport entre le plus grand rayon et le plus petit rayon d'un boitier de l'accumulateur électrique cylindrique de type elliptique est de l'ordre de 2:1. 7.Accumulateur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce élastique ( 11, 11 ') a une forme cylindrique elliptique et comporte un intervalle continu d'une extrémité ouverte à l'autre de sa paroi latérale. 8 Accumulateur électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite pièce élastique ( 11,11 ') a une forme cylindrique elliptique, une extrémité de ladite pièce élastique, coupée d'une extrémité ouverte à l'autre, étant repliée pour obtenir une partie en creux en forme de U et l'autre extrémité étant engagée dans ladite partie en creux en forme de U.