Brevet FR2562719A1 — publié le 19851011

-1- Montage amélioré de piles ou batteries de piles L'invention concerne le montage de piles et notamment les piles à fermeture plastique. Le fonctionnement normal des piles dont la fermeture est du type à sertissage avec joint plastique est limité en température par la structure même de leur joint plastique. A basse température, de l'ordre de -20oC, celui-ci peut devenir cassant ou présenter des caractéristiques de dilatation mal accordées avec les parties métal- liques de la fermeture; à haute température, de l'ordre de +90 C, il y a phénomène de fluage. Dans ces cas extrêmes l'étanchéité des piles n'est pas assurée et les performances sont limitées, voire nulles. Pour toutes ces raisons la gamme de température d'utilisation de telles piles est comprise entre -20 C et +90 C. L'invention a pour but d'assurer l'étanchéité des fermetures de piles afin d'augmenter considérablement la gamme de température de fonctionnement des piles, notamment des piles à joint plastique, dans un montage de piles ou de batteries de piles. L'invention a pour objet un montage amélioré de piles et batteries de piles à fermeture par joint plastique, constitué par un empilage série de piles ou de batteries de piles en parallèle, caracté- risé par le fait que chaque pile supérieure de l'empilage a son extré- mité fermeture surmontée d'une pièce d'extrémité, que des armatures sont disposées sur toute la hauteur de l'empilage y compris chaque pièce d'extrémité, et que l'ensemble ainsi constitué est inséré dans un tube et enrobé par un compound. L'invention va être décrite à l'aide d'exemples de réalisation illustrés par les figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un montage de piles de l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation simplifiée du montage de piles de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus du montage de la figure 2, selon la coupe III-III, - la figure 4 est une vue en élévation et en coupe partielle d'un montage de groupes de trois piles de l'invention, 2562 7 19 - 2 - - la figure 5 est une vue de dessus du montage de la figure 4 selon la coupe V-V, - la figure 6 est une vue en élévation d'une partie de la figure 4, - la figure 7 est une vue de dessus d'un montage de quatre piles de l'invention. Les figures 1, 2 et 3 représentent un montage de piles, constitué par un empilage classique de piles 1 telles que des piles au lithium par exemple, dont la fermeture est du type à sertissage avec Joint plastique, reliées entre elles par une pièce de contact 2 en forme de C; à la partie inférieure de l'empilage des piles une lame de contact 3 est reliée à un fil 4, et à la partie supérieure de l'empi- lage de piles une lame de contact 5 est reliée à un fil 6; les piles étant montées en série par l'intermédiaire des pièces de contact 2, les fils 4 et 6 sont donc reliées aux polarités positive et négative de l'empilage. Conformément à l'invention la- pile supérieure de l'empilage est surmontée d'une pièce d'extrémité 7, et deux armatures 8 et 9, en fibres de verre, sont disposées contre les piles 1 et la pièce d'extrémité 7, sur toute la hauteur de l'empilage; les armatures sont par exemple des bandes de fibres de verre maintenues en place par des bandes de maintient 10 qui facilitent la manipulation de l'empilage et son montage dans un tube 11 en verre époxy ou métal- lique; les bandes de maintient sont par exemple un ruban adhésif. Après montage dans le tube celui-ci est rempli d'un compound 12 ther- modurcissable, ce compound enrobant ainsi complètement l'empilage constitué par les piles 1, la pièce d'extrémité 7, et les armatures 8 et 9. La figure 1 représente en élévation et coupe partielle l'empilage dans le tube 11, avant enrobage; la figure 2 est une vue schématique en élévation du montage de la figure 1 après enrobage, et la figure 3 est une vue de dessus d'une coupe III-III de la figure 2; le compound 12 est représenté figures 2 et 3. Le compound enrobant complètement les piles assure l'étanchéité de cellesci lorsque les températures extrêmes d'utilisation des piles sont dépassées, ces températures extrêmes étant déterminées par la tenue du joint plastique utilisé pour la fermeture des piles. Bien 2562 7 19 -3 entendu le compound doit avoir une excellente tenue climatique dans une plage de température recouvrant celles des joints plastiques. Le compound sera par exemple du type époxy ou polyuréthane chargé en silice, dont la gamme d'utilisation s'étend de -55 C à +250 C. Le compound doit également avoir de bonnes qualités d'adhérence et de fluidité avant durcissement afin de parfaire l'étanchéité des piles et assurer leur étanchéité aux températures pour lesquelles cette étanchéité n'est plus assurée par le joint plastique, afin de permettre unfonctionnement sans fuite dans la plage de température fixée par les caractéristiques du compound d'enrobage utilisé. Dans l'empilage de piles, celles-ci sont soumises à des varia- tions de température qui provoquent des contraintes dues aux dilata- tions ainsi qu'aux effets de la pression interne engendrée par la température à l'intérieur des piles. Dans l'empilage la pile supérieure n'a pas de pile en regard de fermeture qui est du côté de la lame de contact 5, figure 1, alors que les autres piles de l'empilage ont toutes le fond métallique d'une pile en regard de leur fermeture, ce qui contribue à la consolidation de l'enrobage au voisinage de leur fermeture. C'est pour obtenir une telle consolidation de la fermeture de la pile supérieure de l'empilage que celle-ci est surmontée par la pièce d'extrémité 7 dont la forme est approchante de celle d'une pile et dont le matériau est compatible avec le compound d'enrobage et les diverses contraintes extérieures; la pièce extérieure 7 peut être simplement constituée par le godet d'une pile, qui constitue le pôle positif d'une pile au lithium; bien évidemment ce godet est rempli de compound lors de l'opération d'enrobage. Les compounds d'enrobage couramment utilisés possèdent des caractéristiques de tenue mécanique faibles. Le sens des contraintes de dilatations et de pression prépondérantes des piles sous l'effet de la température étant dirigé selon l'axe des piles, donc de l'empilage, le compound sous l'action de ces contraintes peut se fissurer et ne plus assurer sa fonction d'étanchéité. Pour pallier ce défaut, la présente invention associe au compound d'enrobage des armatures en fibres de verre placées dans le sens des contraintes, donc parallèlement à l'axe des piles, sur toute la hauteur de l'empilage 2562 7 1 9 -4- constitué par les piles 1 et la pièce d'extrémité 7. Les figures 1, 2, 3 sont relatives à un empilage de piles dont chaque étage est constitué par une seule pile. Lorsque l'on désire augmenter la puissance délivrée par un ensemble de piles il est bien connu d'associer en parallèle plusieurs piles entre elles à chaque étage d'un empilage, chaque étage étant ainsi constitué par une bat- terie de piles. Les figures 4, 5, 6 sont relatives à un empilage de batteries de piles au lithium, chaque batterie étant constituée par trois piles 1 en parallèle. La figure 4 est une vue en élévation et coupe partielle d'un empilage, dans laquelle le compound d'enrobage n'est représenté qu'aux extrémités inférieure et supérieure de l'empilage, pour plus de clarté de la figure; la figure 6 est une vue en élévation, avec coupe du tube, de la partie inférieure de l'empilage de la figure 4, avant enrobage; la figure 5 est une vue de dessus selon la coupe V-V de la figure 4. Dans chaque batterie de trois piles les polarités négatives des piles 1 sont réunies entre elles par des lames de Jonction 20, 21, 22 visibles sur la figure 5, et les polarités positives des piles sont également réunies entre elles par des lames de jonction telles que 23 comme cela est visible sur la figure 6. Deux batteries de piles succes- sives sont réunies entre elles par une pièce de contact 2, en forme de C (figure 6). La batterie de piles supérieure de l'empilage est surmontée d'un ensemble de trois pièces d'extrémité 7. Trois armatures de fibres de verre 24, 25, 26 sont placées longitudinalement, contre les piles 1 et les pièces d'extrémité 7, sur toute la hauteur de l'empilage, et maintenues au niveau de chaque batterie de trois piles et de l'ensemble de pièces d'extrémité par des bandes de maintient 27. Les armatures 24, 25, 26 sont par exemple des gaines de fibres de verre. Comme dans l'exemple prédédent illustré par les figures 1, 2, 3, les bandes de maintient assurent une certaine rigidité de l'empilage qui facilite sa manipulation et sa mise en place dans un tube 28, en époxy ou métallique. Après mise en place de l'empilage dans le tube 28, l'ensemble est enrobé par le compound. La figure 7 représente en coupe, un empilage constitué de batteries de quatre piles au lithium, cette coupe étant effectuée - 5 6- - entre la batterie supérieure de l'empilage et l'ensemble de pièces d'extrémité qui la surmonte; cette figure est donc comparable à la figure 5. Chaque batterie de piles est constituée par quatre piles 1 en parallèle, les polarités négatives des quatre piles sont réunies entre elles par des lames de jonction 30, 31, 32; les polarités positives sont également réunies entre elles. Le fil 4 est relié à la polarité positive et le fil 6 est relié à la polarité négative de l'empilage de batteries de piles. Quatre gaines 33, 34, 35, 36, en fibre de verre sont disposées autour de l'empilage et sur toute sa hauteur, y compris les quatre pièces d'extrémité qui surmontent la batterie de piles supérieure; des bandes de maintient 37, en ruban adhésif, assurent, au niveau de chaque batterie de piles et de l'ensemble de pièces d'extrémité, la fixation des gaines et des piles, ou des pièces d'extrémités, entre elles. L'ensemble est contenu dans un tube 38 et enrobé par un compound 12 représenté partiellement à la figure 7 pour plus de clarté. Bien entendu dans un empilage de batterie de piles, chaque batterie peut être constituée par un nombre de piles supérieur à quatre, l'ensemble de pièces d'extrémité surmontant la batterie de piles supérieure comportant alors autant de pièces d'extrémité qu'il y a de piles dans une batterie; de même, le nombre des gaines réparties autour de l'empilage peut être supérieur à quatre. 6 2 7 19 -6- REVENDICATIONS 1/ Montage amélioré de piles ou batteries de piles à fermeture par joint plastique, constitué par un empilage série de piles ou de batteries de piles en parallèle, caractérisé par le fait que chaque pile (1) supérieure de l'empilage a son extrémité fermeture surmontée d'une pièce d'extrémité (7), que des armatures (8, 9) sont disposées sur toute la hauteur de l'empilage y compris chaque pièce d'extrémité, et que l'ensemble ainsi constitué est inséré dans un tube (11) et enrobé par un compound (12). 2/ Montage amélioré de piles ou batteries de piles selon la revendi- cation 1, caractérisé par le fait que chaque pièce d'extrémité (7) est un godet constituant dans la fabrication d'une pile, une électrode de ladite pile. 3/ Montage amélioré de piles ou batteries de piles selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que les armatues sont des gaines (24, , 26) de fibres de verre. 4/ Montage amélioré de piles ou batteries de piles selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait que le compound d'enrobage a une plage de température d'utilisation comprise entre -55 C et +250 C.