Brevet FR2548458A1 — publié le 19850104

L'invention se rapporte à un séparateur pour pile de type tubulaire dans lequel une feuille d'élément séparateur est enroulée sur elle-même pour constituer une forme tubulaire. Il est connu dans l'état de la technique qu une pile de type tubulaire ou cylindrique, telle qu une pile alcaline tubulaire, possède un séparateur qui est réalisé en enroulant une feuille d'élément tubulaire sur elle-même dans une forme tubulaire. Le séparateur est disposé coaxialement entre des matières actives positive et négative pour constituer un élément de pile. Dans une telle pile cylindriqueS on utilise un séparateur tubulaire 10 comme reprdsantz figure 1. Le séparateur tubulaire 10 est réalisé en enroulant une feuille élément séparateur 12, tel qu'étoffe non tissée, sur elle-même en une forme tubulaire. Dans ce cas, le séparateur tubulaire enroulé doit être fixé, de peur qutil ne se déroule. A cette fin, comme représent figure 1, le séparateur est colle sur lui-même en utilisant un agent adhésif, tel qu'un alcool polyvinylique 7 aux parties de départ et de fin de l'enroulement de la feuille d'élément séparateur. Ainsi, les parties de départ et de fin du séparateur tubulaire sont liées solidement pour maintenir une forme tubulaire définie. Dans la pile montée en utilisant le séparateur tubulaire 10 décrit oi-dessus, une zone adhdsive 14, avec un agent adhé sifs vient s'interposer entre les matières actives positive et négative de sorte que la transmission d'une solution d'électrolyte est empêchée è cette partie. La figure 2 est une vue éclatée du séparateur représenté figure 1, ou une partie hachurée correspond b la zone adhésive 14, qui empêche la transmission de la solution d'électrolyte 3 travers elle.La zone adhésive 14 réalisée pour maintenir la forme du séparateur tubulaire 10 réduit sensiblement la surface efficace du séparateur 10, ce qui cause des effets adverses, tels qu'une augmentation de la résistance interne et une dégradation du facteur d'utilisation des matières actives. En outre, afin de maintenir la forme du séparateur tubulaire 10 par la zone adhésive 14, un processus d'application d'un agent adhésif sur les parties de départ et de fin d'enrou lement de la feuille d'élément séparateur 12 doit être mis en oeuvre. Le processus d'application d'agent adhésif est très incommode, et c'est une cause majeure de faible productivité. De surplus, ce processus mène à une augmentation de coût de la pile de ce genre. Dans la figure 2, un signe de référence h désigne une région où les matières actives sont disposées à l'extérieur et l'intérieur du séparateur. La feuille d'élément séparateur 12 est communément constituée d'un papier synthétique, d'une étoffe non tissée, ou analogue. Par exemple, des fibres de cellulose ou analogues sont utilisées pour fabriquer l'élément séparateur 12, où un alignement de fibres, dans un produit fini, est orienté gêné- ralement dans une direction particulière. Une telle direction d'alignement sera dite ci-après direction de fabrication, dans la présente description. Dans la figure 3, les fibres constituant les composants de l'élément séparateur 12 sont alignées suivant la direction de fabrication Y. Une rigidité relativement élevée se présente suivant la direction de fabrication Y, tandis qu'une rigidité relativement basse se présente suivant la direction perpendiculaire à la direction de fabrication Y. On n'a pas pris jus qu'à ce jour en considération la direction de fabrication de la feuille qui constitue l'élément séparateur 12, et la direction de fabrication dépendait simplement de la commodité de manipulation de l'élément de séparation. En résultat, dans un tel séparateur 10 pour une pile classique de type tubulaire, la direction de fabrication Y et la direction d'enroulement X étaient toutes deux alignées dans la même direction, comme le montre la figure 3 par des flèches.C'est-à-dire que la direction de fabrication Y est mise perpendiculaire à la direction Z de l'axe d'enroulement. Les inventeurs ont découvert, cependant, que la direction de fabrication Y affecte dans une large mesure les propriétés du séparateur pour piles de type tubulaire, notamment la productivité et la tolérance du diamètre extérieur du séparateur. Plus particulièrement, dans un séparateur classique 10 d'un tel genre, étant donné que la direction de fabrication Y est mise parallèle à la direction X d'enroulement, la résistance est grande, en enroulant le séparateur 10 dans sa forme tubulaire. Aussi, certaines difficultés en découlent, comme la dégradation de l'aisance de fabrication, et la précision du diamètre du produit fini est réduite. Ces difficultés donnent des effets extraordinairement défavorables sur les tolérances d'assemblage des piles, notamment des piles tubulaires de petit diamètre. C'est par conséquent un objectif de la présente invention de proposer un séparateur pour pile de type tubulaire pour laquelle la productivité peut être améliorée, le coût abaissé, et une surface efficace substantielle du séparateur préservée, en sorte d'abaisser la résistance interne pour réduire la chute de potentiel pendant la décharge, et d'augmenter le facteur d'utilisation des matières actives pour améliorer la capacité de décharge. C'est un autre objectif de la présente invention de. pro- poser un séparateur pour pile de type tubulaire ou la résistance au formage dans l'enroulement d'une feuille d'élément séparateur peut être réduite, et la tolérance sur le diamètre à l'état fini peut être améliorée de façon remarquable, améliorant de ce fait la productivité et rendant stables les pro priétés. Selon l'invention, un séparateur pour pile de type tubulaire, comportant un corps tubulaire formé par enroulement d'une feuille d'élément séparateur sur elle-même, est caractérisé en ce que la feuille de séparateur contient un matériau thermofusible, qui est fondu thermiquement et fixé à ses extrémités terminales supérieure et inférieure suivant les périphéries circulaires du corps tubulaire. La feuille d'élément séparateur est de préférence soit une étoffe non tissée ou bien un papier synthétique, comprenant dans un cas comme dans l'autre une résine thermoplastique, soit un papier synthétique constitué de fibres de résines thermoplastiques et de fibres de cellulose. La direction de fabrication de la feuille d'élément séparateur peut être disposée en sorte de courir parallèlement à la direction de l'axe d'enroulement de la feuille d'élément séparateur. Les objectifs précédents et autres, les caractéristiques et avantages de l'invention seront précisés ou deviendront apparents dans la description qui va suivre des modes de réalisation préférés, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un séparateur tubulaire pour une pile de type tubulaire selon l'état de la technique antérieure t la figure 2 est une vue éclatée du séparateur tubulaire représenté figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective d'un exemple de séparateur tubulaire pour pile de type tubulaire selon la technique antérieure, où la direction de fabrication de l'élément séparateur est représentée par rapport à la direction de l'axe d'enroulement ; la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un séparateur tubulaire pour pile de type tubulaire, selon l'invention ;; la figure 5 est une vue éclatée du séparateur tubulaire représenté figure 4 ; la figure 6 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un séparateur tubulaire selon l'invention, pour pile de type tubulaire ; la figure 7 est une vue éclatée schématique du séparateur tubulaire représenté figure 6 la figure 8 est une vue en coupe d'un exemple de pile de type tubulaire incorporant le séparateur représenté figure 4. On va maintenant décrire les modes de réalisation préférés en référence aux dessins annexés, dans lesquels les parties communes ou correspondantes seront indiquées en utilisant les mêmes références numériques dans tous les dessins. D'abord, en se reportant à la figure 3, on a représenté un séparateur tubulaire 10 destiné à une pile de type tubulaire. Le séparateur 10 est réalisé en sorte de constituer une forme tubulaire par enroulement d'une feuille d'élément séparateur 12 sur elle-même. On notera ici que la feuille d'élément séparateur 12 contient un matériau thermofusible. En pratique, on utilise une étoffe non tissée ou un papier synthétique, qui est constitué d'un matériau thermoplastique ou analogue, comme le polystyrène. En variante, on utilise un papier synthétique constitué d'un mélange de fibres. Les fibres mélangées comprennent des fibres de résine thermoplastique telle que le polystyrène, et des fibres de cellulose. La feuille d'élément séparateur 12. contenant un tel matériau thermofusible, est enroulé pour constituer un corps à forme tubulaire prédéterminée. Le corps tubulaire ainsi enroulé est thermiquement fondu et fixé à ses parties terminales supérieure et inférieure, suivant les périphéries circulaires du corps. Ainsi, sans utiliser un agent adhésif additionnel, le séparateur 10 est achevé, avec une forme tubulaire prédéterminée maintenue. Le séparateur 10 réalisé comme ci-dessus, en fendant ther mement et fixant les parties terminales supérieure et inférieure du corps tubulaire suivant les périphéries circulaires de celui-ci, est constitué de sections fondues thermiquement de collage 16, en forme de ruban aux parties supérieure et inférieure, comme représenté figure 4. La figure 5 montre une vue éclatée du séparateur tubulaire 10 ci-dessus. On voit, de cette figure, que les sections de collage 16 fondues thermi quement sont respectivement constituées le long des parties terminales supérieure et inférieure.Les sections de collage 16, fondues thermiquement, ont une nature qui empêche la transmission d'une solution d'61eetrolyte à travers elles, de sorte que la fonction du séparateur est abolie. Cependant, on notera qu'une matière active positive 24 et une matière active négative 22, qui sont disposées à 1 extérieur et à l'intérieur du séparateur tubulaire, se font face dans la partie intermédiaire du séparateur tubulaire 10, somme représenté figure 8. En d'autres termes, bien que les sections de collage 16 fondues thermiquement puissent entre dastructrîces de la fonction en tant que séparateur ces sections 16 sont situées à l'extérieur des matières actives positive 24 et négative 22, et donc ne demandent pas à fonctionner en séparateur. Par conséquent, même Si les parties collantes 16 fondues thermiquement ont été disposées en vue de maintenir la forme tubulaire du séparateur 10, la solution d'glvctrolte n'est pas empêchée de se transporter entre les matières actives positive 24 et négative 22. En résultat, le déplacement des ions s'exécute efficacement sur l'ensemble de la région où les matières actives positive et négative, 24 et 22, se font face. Ceci abaisse avantageusement la résistance interne de la pile pour, de ce fait, réduire la chute de potentiel durant la décharge, et également améliore le facteur d'utilisation des matières actives pour de ce fait augmenter sensiblement la capacité de décharge. Les sections collantes 16, fondues thermiquement peuvent être exécutées aisément par un processus de scellement thermique, sans utiliser d'agent adhésif. Par conséquent, un processus plutôt mal commode pour mettre en place un agent adhésif peut être omis, de sorte que la productivité est augmentée largement, et le coût peut être rendu faible dans une grande mesure. La figure 6 montre un autre mode de réalisation du séparateur 10 pour une pile de type tubulaire. La figure 7 est une vue éclatée du séparateur 10 de la figure 6. En se reportant maintenant aux figures 6 et 7, le séparateur 10 pour- pile de type tubulaire utilise, comme feuille d'élément séparateur une étoffe non tissée, un papier synthétique ou analogue. Dans la feuille d'élément séparateur 10, tout ou partie des fibres constituant l'élément séparateur 12 sont faites de résine thermoplastique. En variante on utilise un liant constitué d'une résine thermoplastique. L'élément séparateur 12 est enroulé pour constituer une forme tubulaire en utilisant un mandrin approprié, après l'avoir découpé à une dimension prédéterminée. En enroulant l'élément séparateur 12, la direction de fabrication Y de l'élément séparateur est orientée en sorte de courir parallèlement à la direction Z de l'axe d'enroulement de l'élément séparateur 12. C'est-à-dire que l'enroulement est exécuté dans la direction perpendiculaire à la direction de fabrication Y. Après quoi l'élément séparateur 12 roulé est fondu thermiquement et fixé à ses parties terminales supérieure et inférieure. La référence numérique 16 désigne ces sections de collage thermiquement fondues. Le séparateur 10, pour pile de type tubulaire, roulé comme décrit ci-desus dans la direction perpendiculaire à la direction de fabrication Y, est disposé en sorte d'obtenir une relation de perpendicularité entre la direction d'enroulement X et la direction de fabrication Y. Par conséquent, la résistance au processus d'enroulement est faible, ce qui rend possible de constituer aisément une forme tubulaire voulue. Outre ce qui précède le séparateur 10 présente une faible rigidité suivant la direction d'enroulement X, de sorte que la dimension extérieure est extrêmement stable pour le produit fini. Par conséquent la tolérance sur la dimension extérieure est remarquablement améliorée. Aussi la productivité est améliorée et le coût peut être réduit. De plus, en résultat de l'amélioration de la tolérance sur la dimension extérieure, une pile telle qu'une pile de petit diamètre peut être fabriquée avec stabilité de sa qualité. De surplus, lorsque le séparateur 10 exécuté en forme tubulaire est inséré dans l'intérieur d'un boitier de pile tubulaire, étant donné aue la direction Z de l'axe d'enroulement court parallèlement à la direction de fabrication Y, le processus d'insertion s'exécute uniment, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles la productivité est largement améliorée. La figure 8 montre en coupe un exemple de pile de type tubulaire incorporant le séparateur représenté, par exemple, à la figure 4. La pile de type tubulaire, élément alcalin au manganèse, tel que représenté sur la figure, comporte un mélange ou masse de matière active positive 24, disposé à l'extérieur du séparateur 10, et une matière active négative 22 de type gel à l'intérieur du séparateur 10. Ainsi un élément de pile à disposition coaxiale est réalisé. L'élément de pile à disposition coaxiale est inséré et scellé à l'intérieur d'un boîtier de pile cylindrique, ce boîtier comprenant un étui cylindrique positif 26, un joint 28 et une borne négative 30. La borne négative 30 est soudée et connectée à un barreau 32 collecteur d'électricité négative. Le fond du séparateur tubulaire 10 est garni d'un élément de garnissage 18 qui est constitué en coulant une matière thermofusible, et est isolé électriquement. Le séparateur tubulaire 10 s'étend au-dessus et en dessous de la région h ob les matières actives positive et négative 24 et 22 se font face. Les sections de collage fondues thermiquement sont situées dans les parties dépassantes du séparateur. Comme on le voit de la présente description, relative au séparateur pour pile de type tubulaire selon l'invention, la productivité peut être améliorée et le coût réduit, étant donné que la configuration du séparateur tubulaire est obtenue en utilisant un processus relativement simple de scellement thermique. De plus la surface efficace du séparateur entre les matières actives négative et positive peut être maintenue, en sorte que la résistance interne soit abaissée et la chute de potentiel réduite pendant la décharge, de même que le facteur d'utilisation des matières actives est amélioré pour de ce fait augmenter la capacité substantielle de décharge de l'élément. De plus encore, selon un-mode d'exécution du séparateur pour pile de type tubulaire de l'invention, la direction de fabrication de l'élément séparateur est parallèle à celle de l'axe d'enroulement, et les parties terminales de l'élément séparateur ainsi enroulé sont fondues thermiquement et fixées. En conséquence, avec une disposition relativement simple, an peut obtenir nombre d'effets avantageux, tels que l'amélioration du rendement de fabrication de l'enroulement, amélioration de la tolérance de dimensions, et analogues. Bien que l'invention ait été décrite concrètement en référence aux modes d'exécution, cette présente invention n'est pas limitée aux modes d'exécution ci-dessus, mais il est possible d'y apporter diverses# modifications sans s'écarter des caractéristiques essentielles de l'invention. Par exemple la région h où les matières actives positive et négative se font face peut s'étendre jusqu'aux parties terminales supérieure et/ou inférieure du séparateur 10. C'est-à-dire, même si les sections de collage 16 fondues thermiquement sont situées dans la région h entre les matières actives positive et négative, il est possible d'obtenir les avantages mentionnés précédemment.En disposant les sections de collage 16 fondues thermiquement aux périphéries circulaires des parties terminales supérieure et inférieure du séparateur tubulaire 10, il est possible de faire se déplacer les ions uniformément dans toutes les directions radiales. Par conséquent la consommation des matières actives se fait uniformément dans toutes les directions radiales, sans se faire dans des directions partielles ou localisées seulement. En résultat, même si les sections de collage 16 thermiquement fondues se trouvent dans la région h entre les matières actives positive et négative, 24 et 22, il est possible d'améliorer le facteur d'utilisation des matières actives et d'augmenter la capacité de décharge en substance. En outre, étant donné que les mouvements des ions sont rendus uniformes dans toutes lss directions radiales, la résistance interne et la chute de potentiel sont avantageusement réduites. D'autres modes de réalisation de l'invention apparaîtront aux hommes du métier, au vu de la présente description ou mise en oeuvre de l'invention divulguée. Les description et exemples ont pour but d' être pris en compte au seul titre d'exem plifieation, la portée et le sens de l'invention étant exprimés dans les revendications. REVENDICATIONS 1. Séparateur pour pile tubulaire comprenant un corps tubulaire (10) réalisé par enroulement d'une feuille d'élément séparateur (12), caractérisé en ce que cette feuille d'élément séparateur contient un matériau thermofusible, et est thermiquement fondue et fixée à ses parties terminales (16) supérieure et inférieure suivant les périphéries circulaires de ce corps tubulaire (10). 2. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille d'élément séparateur (12) est, soit une étoffe non tissée, soit un papier synthétique, dans les deux cas comprenant une résine thermoplastique. 3. Séparateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite feuille d'élément séparateur (12) est un papier synthétique formé de fibres de résine thermoplastique et de fibres de cellulose. 4. Séparateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la direction de fabrication (Y) de la feuille d'élément séparateur (12) est disposée de façon à courir parallèlement à la direction de l'axe d'enroulement (Z) de la feuille d'élément séparateur (12).