Brevet FR2545277A1 — publié le 19841102

Collecteur de courant cylindrique pour électrode de pile électrique La présente invention concerne un collecteur de courant cylin- dorique pour électrode de pile électrique cylindrique, en particulier de pile au lithium. L'augmentation de l'autonomie et/ou de l'énergie volumique nécessaire dans les applications nouvelles a entraîné un fort développement des piles à électrode négative de lithium qui offrent par rapport aux systèmes traditionnels une excellente aptitude à la conservationj des possibilités de puissances même à basse température, et une très forte énergie volumique. Malheureusement les propriétés de ces piles ne permettent pas d'utiliser les modes de constructions habituels qui consistent à placer la matière active négative contre le godet de la pile ou à l'utiliser elle-meme comme godet. En effet, lors de la décharge, le métal de l'électrode négative se dissout, ce qui, compte tenu de la faible masse volumique des métaux concernés, entratne une diminution importante du volume de cette électrode et tend à augmenter dune façon excessive la distance entre les électrodes ; de plus, pour des raisons électrochimiques, il est souvent préférable de mettre l'électrode positive au contact du godet entraînant la nécessité de réaliser une pile à électrode négative centrale. Aux difficultés précédentes s'ajoute le fait que le lithium est un métal mou, n'ayant pas une tenue mécanique suffisante ; il devient alors nécessaire de le mettre en forme sur un collecteur métallique cylindrique assurant le maintien du lithium en regard de l'électrode positive afin d'obtenir une décharge homogène et totale de la pile. Des formes possibles pour ce type de collecteur ont fait déjà l'objet de brevets, notamment des brevets français-n0 2 161 504 et n0 2 388 414. Mais, dans les cas précédents, la continuité électrique entre le collecteur de courant de l'électrode négative et la borne extérieure négative de la pile est assurée par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs pièces métalliques pouvant être soudées. La réalisation de cette continuité électrique entraîne donc la fabrication de pièces supplémentaires, d'où un accroissement du coût non négligeable à la fois en main d'oeuvre et en matière. De plus s'ajoutent souvent plusieurs opérations de dégraissage préalables aux souderas, opérations longues, délicates et diffi#ilenent automatisables compte tenu des types de pièces mises en jeu. La présente invention a pour but d1éviter ces inconvénients. La présente invention a pour objet un collecteur de courant cylindrique pour électrode de pile électrique cylindrique, comportant une feuille métallique enroulée constituant la paroi latérale du cylindre, caractérisé par le fait que ledit cylindre comprend en outre une base formant une pièce unitaire avec ladite paroi latérale et directement solidarisée à un capuchon destiné à former la borne n~,ga- tive de la pile ; l'ensemble cylindre-capuchon est nonobîca. Le métal qui constitue ce collecteur est par exemple en acier inoxydable. Selon une autre variante, le métal qui le constitue est un acier (nickelé ou non) au moins partiellement recouveru d'un métal apte à former un alliage avec le métal de 1 'électrode négative q## lui est associée s ainsi avec un métal alcalin on peut choisir le plomb, 11 étain, le zinc, l'argent, le cadmium, l'or, le platine. La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication du collecteur précédent Selon ce procédé, on découpe une feuille métallique suivant la forme de ladite paroi latérale et de ladite base reliées par une languette, on enroule la feuille et l'on replie la languette de manière à réaliser un cylindre muni de ladite base, on prévoit des bossages sur la face externe de ladite base et on réalise la soudure électrique avec ledit capuchon. De préférence, on découpe dans ladite base une fente diamétrale ; ladite languette est formée à partir d'évidements ménagés dans le bord de la feuille métallique situé du coté de la base. L'invention a également pour objet une pile électrique cylindrique faisant utilisation du collecteur de courant précédent. Une telle pile comprend une électrode positive périphérique, un séparateur poreux et une électrode négative disposée en position cen- trale, ladite électrode négative comprenant une feuille de métal à potentiel normal fortement négatif enroulée autour d'un collecteur de courant cylindrique élastiquement déformable, conforme à la définition précédente. Dgautres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé : - la figure 1 est une vue en élévation du collecteur de courant selon l'invention au moment de sa découpe dans une feuille métallique, - la figure 2 montre en perspective éclatée l'opération de soudage du collecteur de courant au capuchon constituant une borne de sortie de pile, - la figure 3 est une vue en perspective semi-coupée montrant l'utilisation dans une pile du collecteur de courant selon l'invention. On voit dans la figure 1 une feuille métallique plane découpée de manière à former la paroi latérale 1 du collecteur de courant et sa base 2, reliée à la paroi 1 par une languette 6. Cette languette est obtenue par la réalisation d'évidements 5 dans le bord de la paroi 1. La base 2 présente une fente diamétrale 4, et deux bossages 3. Le métal de la feuille doit être suffisamment malléable et en outre inaltérable vis-à-vis des constituants de la pile où il sera intégré. La figure 2 montre la pièce de la figure 1 après enroulement de la paroi latérale 1, réalisé de manière à ce que ses bords ne soient pas tout à fait jointifs ; la languette 6 a été repliée aisément grâce aux évidements 5 qui donnent une souplesse suffisante ; la base 2 ferme sensiblement une extrémité de la partie cylindrique du colle c- teur. Les bossages 3 permettent une soudure en une seule opération du collecteur de courant proprement dit et du capuchon métallique 7 qui sert de borne de sortie négative. L'opération de soudure est donc unique- et peut être aisément faite sur une machine automatique, ce qui entrasse un gain de temps substantiel par rapport aux solutions proposées par la technique antérieure. La figure 3 montre une pile électrique cylindrique utilisant un collecteur de courant selon l'invention. On retrouve la partie cylindrique latérale 1 et le capuchon 7 formant un ensemble monobloc disposé en position centrale dans la pile dont le godet métallique externe est référencé 12. L'électrode négative 8 est une feuille de lithium enroulée autour de la paroi latérale 1 du collecteur ; un séparateur 9 est disposé entre l'électrode 8 et l'électrode positive 10 en contact avec le godet 12. La fermeture de la pile est assurée par un joint 11 en matière plastique réalisant l'étanchéité entre le capuchon 7 et le godet 12. Le fait que, selon l'invention, on ait réalisé un ensemble mono~ bloc pour assurer la continuité électrique entre l'électrode négative 8 et la borne extérieure correspondante 7 apporte de nombreux avantages. On évite les courts-circuits internes dus à un mauvais positionnement du collecteur central et de ses connexions à la borne Par ailleurs, la rigidité du système permet un gain de temps appré~ ciable sur la channe de fabrication lors de l'introduction dans la pile. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. On pourra sans sortir du cadre de llinvention remplacer tout moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1/ Collecteur de courant cylindrique pour électrode de pile électrique comportant une feuille métallique enroulée constituant la paroi latérale du cylindre, caractérisé par le fait que ledit cylindre comprend une base formant une pièce unitaire avec ladite paroi latérale et directement solidarisée à un capuchon destiné à former la borne négative de la pile, l'ensemble oylindre-oapuchon étant monobloc. 2/ Collecteur de courant cylindrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal qui le constitue est un acier inoxydable. 3/ Collecteur de courant cylindrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le métal qui le constitue est un acier au moins partiellement recouveru d'un métal apte à former un alliage avec le métal alcalin de l'électrode négative qui lui est associée, métal choisi parmi le plomb, ltétainS le zinc, l'argent, le cadmium, l'or et le platine. 4/ Procédé de fabrication d'un collecteur de courant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on découpe une feuille métallique suivant la forme de ladite paroi latérale et de ladite base reliées par une languette, que l'on enroule la feuille et l'on replie la languette de manière à réaliser un cylindre muni de sa base, que l'on prévoit des bossages sur la face externe de ladite base et que l'on réalise sa soudure électrique avec ledit capuchon au niveau desdits bossages. 5/ Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on prévoit une découpe dans ladite base suivant une fente diamétrale. 6/ Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ladite languette est formée à partir d'évidements ménagés dans le bord correspondant de la feuille métallique, de part et d'autre de ladite base. 7/ Pile électrique cylindrique faisant utilisation du collecteur de courant selon la revendication 1. 8/ Pile électrique cylindrique comportant une électrode positive péri phérique, un séparateur poreux et une électrode native disposée en position centrale, ladite électrode négative comprenant une feuille de métal à potentiel normal fortement négatif enroulée autour d'un collecteur de courant cylindrique et élastiquement déformables conforme à l'une des revendications 1 à 3.