Brevet FR2734949A1 — publié le 19961206

La présente invention concerne une batterie secondaire à nickel-hydrure métallique, comportant un stratifié enroulé avec une forme cylindrique et constitué par une plaque d'électrode positive, une plaque d'électrode négative et une plaque formant séparateur intercalée entre les plaques d'électrodes, et de façon plus spécifique la structure de l'électrode négative d'une telle batterie. La batterie au nickel-cadmium est utilisée principalement en tant que batterie secondaire. Cependant, elle possède une faible capacité de stockage et en outre le cadmium entraîne une grave pollution de l'environnement. C'est pourquoi, la batterie secondaire alcaline au nickel- hydrure métallique, qui n'entraîne aucune pollution de l'environnement et possède une capacité de stockage supérieure de 30 à 50 % à celle de la batterie au nickel- cadmium, tend à supplanter la batterie au nickel-cadmium. La batterie au nickel-hydrure métallique comprend un oxyde métallique en tant qu'électrode positive et un alliage retenant l'hydrogène en tant qu'électrode négative, et possède une densité de sortie élevée. L'alliage retenant l'hydrogène absorbe l'hydrogène produit dans le processus de charge pour le décharger dans l'électrolyte pendant le processus de décharge. D'une manière générale, la batterie à nickel- hydrure métallique comprend un stratifié enroulé sous forme cylindrique et constitué par une plaque d'électrode positive, une plaque d'électode négative et une plaque formant séparateur intercalée entre ces plaques, une enceinte de protection pour enfermer ledit stratifié enroulé avec une forme cylindrique, et un électrolyte. Dans une telle batterie secondaire alcaline, l'électrode négative requiert des moyens de support servant à supporter une substance active du point de vue électrolytique, et servant de collecteur d'électricité. Les moyens de support sont constitués habituellement par une plaque d'acier perforée recouverte de nickel, aux deux surfaces latérales de laquelle est appliquée une boue d'une substance active du point de vue électrolytique. Dans ce cas, la configuration des perforations affecte de façon nuisible les propriétés physiques de la batterie. Par exemple, lorsqu'on accroit la densité d'évaporation dans la plaque de support, la force de liaison entre les surfaces de la plaque de support et la substance active du point de vue électrolytique augmente, ce qui réduit le phénomène de détachement de la substance active par rapport à la plaque de support, mais la capacité de la plaque de support à collecter l'électricité est réduite et la résistance physique de la plaque de support est affaiblie, ce qui entraîne une rupture de cette plaque. Au contraire, la résistance physique et la capacité de collecter l'électricité de la plaque de support augmentent lorsque la densité des perforations diminuent et la substance active se détache aisément de la plaque de support, ce qui conduit à une réduction de la durée de vie de la batterie. Habituellement, le diamètre des perforations est réglé de manière à être compris entre 1 et 2,5 mm, la distance P entre les centres de deux ouvertures adjacentes des perforations est réglée entre 1 et 3 mm et l'épaisseur de la plaque de support est réglée entre 0,04 et 0,1 mm. Cependant, bien que la force de liaison entre la plaque de support et la substance active diffère entre la partie centrale et les parties extérieures, le diamètre et la distance des perforations est réglé à une valeur uniforme dans l'ensemble de la plaque de support, de sorte que la capacité de collecte de l'électricité s'en trouve altérée et que la durée de vie de la batterie est réduite. Un but de la présente invention est de fournir des moyens pour améliorer la capacité de la plaque de support à collecter l'électricité dans une batterie secondaire alcaline. Un autre but de la présente invention est de fournir des moyens permettant d'améliorer la résistance de la structure d'électrode négative d'une batterie secondaire alcaline. Un autre but de la présente invention est de fournir des moyens pour accroître la durée de vie d'une batterie secondaire alcaline. Conformément à une forme de réalisation de la présente invention, une batterie secondaire à nickel- hydrure métallique selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un stratifié enroulé sous une forme cylindrique et consitué par une plaque d'électrode positive, une plaque d'électrode négative et une plaque formant séparateur intercalée entre les plaques d'électrodes, ladite plaque d'électrode négative contenant une substance active du point de vue électrolytique, et une plaque de support perforée servant à supporter ladite substance active du point de vue électrolytique et utilisée en tant que collecteur d'électricité, ladite substance active du point de vue électrolytique étant appliquée aux deux surfaces latérales de ladite plaque de support; une enceinte protectrice servant à renfermer ledit stratifié enroulé sous forme cylindrique; et un électrolyte; la densité des perforations de ladite plaque de support perforée étant plus importante dans les parties extérieures que dans les parties centrales de sorte que les forces de liaison entre ladite plaque de support et ladite substance active du point de vue électrolytique deviennent essentiellement uniformes dans l'ensemble de ladite plaque de support et que la capacité de ladite plaque de support collectant l'électricité et fortement accrue. Selon un autre aspect de la présente invention, le diamètre des ouvertures desdites perforations est maintenu constant dans l'ensemble de ladite plaque de support, tandis que la distance entre les ouvertures adjacentes desdites perforations est rendue variable afin d'accroître ladite densité des perforations dans lesdites parties extérieures par rapport à ce qu'elle est dans ladite partie centrale. Selon un autre aspect de la présente invention, le diamètre des ouvertures desdites perforations est choisi variable dans l'ensemble de ladite plaque de support, alors que la distance entre deux ouvertures adjacentes desdites perforations est maintenue constante afin d'accroître ladite densité des perforations dans lesdites parties exté- rieures par rapport à ce qu'elle est dans ladite partie centrale. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente la plaque de support perforée destinée à supporter une substance active du point de vue électrolytique et utilisée comme collecteur d'électricité dans l'électrode négative d'une batterie secondaire alcaline classique; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie extérieure de la plaque de support perforée représentée sur la figure 1; - la figure 3 est un schéma représentant la configuration de la plaque de support perforée conforme à une première forme de réalisation de la présente invention; - la figure 4 est un schéma représentant la configuration de la plaque de support perforée conforme à une seconde forme de réalisation de la présente invention; et - la figure 5 représente schématiquement une vue en coupe transversale d'une batterie secondaire contenant la structure conforme à l'invention. En référence à la figure 5, une batterie secondaire à nickel- hydrure métallique est formée par un stratifié 18 enroulé avec une forme cylindrique, qui est constitué par une plaque d'électrode positive 12, une plaque d'électrode négative 16 et une plaque formant séparateur 14 intercalée entre ces plaques d'électrodes. Ce stratifié d'électrodes 18 est renfermé dans une enceinte de protection 10 contenant un électrolyte liquide. Un ensemble formant capuchon 20 sert à recouvrir l'extrémité supérieure de l'enceinte 10. Pour fabriquer l'électrode négative de la partie secondaire conforme à la présente invention, on forme tout d'abord une plaque de support perforée en acier recouverte de nickel. La densité des perforations de la plaque de support perforée est réglée de manière à être plus importante de 20 à 30 % dans les parties extérieures que dans la partie centrale. A cet effet, conformément à une première forme de réalisation de la présente invention, en référence à la figure 3, le diamètre d'ouverture O' des perforations est maintenu constant dans la plaque de support, alors que la distance Px', Py' entre les centres de deux ouvertures adjacentes des perforations est choisie variable afin d'augmenter l'intensité des perforations de manière qu'elles soient plus importantes dans les parties extérieures que dans la partie centrale. Dans ce cas, les distances Px', Py' sont mesurées dans un système de coor- données cartésien. En effet, les distances Px', Py' sont réduites de 20 % à 30 % dans les parties extérieures par rapport à ce qu'elles sont dans la partie centrale de sorte que le nombre des ouvertures peut être accru d'une manière plus importante dans les parties extérieuresque dans la partie centrale. Conformément à une seconde forme de réalisation de la présente invention en référence à la figure 4, le diamètre d'ouverture y" des perforations est choisi variable dans l'ensemble de la plaque de support, alors que les distances Px", Py" entre deux ouvertures adjacentes des perforations sont maintenues constantes, de manière à accroître la densité des perforations pour qu'elle soit plus importante dans les parties extérieures que dans la partie centrale. En effet, le diamètre (" des ouvertures de perforation est accru d'une manière plus importante dans les parties extérieures que dans la partie centrale, ce qui a pour effet que la densité des perforations est plus importante dans les parties extérieures que dans la partie centrale. D'une manière différente, on peut diviser la plaque de support en plusieurs sections de manière qu'elle possède des densités de perforations, qui diffèrent les unes des autres, mais qui vont en augmentant depuis la section centrale en direction des sections extérieures. Alors, les forces de liaison présentes entre la plaque de support et la substance active du point de vue électrolytique deviennent essentiellement uniformes sur l'ensemble de la plaque de support, et la capacité de la plaque de support à collecter l'électricité est fortement accrue. Par conséquent, la durée de vie de la batterie est nettement prolongée, de sorte qu'on obtient un nombre de cycles de recharge et de décharge possédant une valeur supérieure à un millier, ce qui diffère nettement du cas de la batterie classique, dans le nombre des cycles de recharge et de décharge et d'environ cinq cents. Naturellement la capacité de collecte de l'électricité est accrue et possède une valeur supérieure à 95 %. Selon une autre forme de réalisation de la présente invention, le diamètre des ouvertures et la distance entre deux ouvertures adjacentes desdites perfo- rations sont choisis variables dans l'ensemble de ladite plaque de support afin d'accroître ladite densité des perforations afin d'accroître cette dernière dans lesdites parties extérieures par rapport à ce qu'elle est dans ladite partie centrale. REVENDICATIONS 1. Batterie secondaire à nickel-hydrure métalli- que, caractérisée en ce qu'elle comporte: un stratifié (18) enroulé sous une forme cylin- drique et consitué par une plaque d'électrode positive (12), une plaque d'électrode négative (16) et une plaque formant séparateur (14) intercalée entre les plaques d'électrodes, ladite plaque d'électrode négative (16) contenant une substance active du point de vue électrolyti- que, et une plaque de support perforée servant à supporter ladite substance active du point de vue électrolytique et utilisée en tant que collecteur d'électricité, ladite subs- tance active du point de vue électrolytique étant appliquée aux deux surfaces latérales de ladite plaque de support; une enceinte protectrice (10) servant à renfermer ledit stratifié enroulé sous forme cylindrique; et un électrolyte; la densité des perforations de ladite plaque de support perforée étant plus importante dans les parties extérieures que dans les parties centrales de sorte que les forces de liaison entre ladite plaque de support et ladite substance active du point de vue électrolytique deviennent essentiellement uniformes dans l'ensemble de ladite plaque de support et que la capacité de ladite plaque de support collectant l'électricité et fortement accrue. 2. Batterie secondaire au nickel-hydrure métallique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre des ouvertures desdites perforations est maintenu constant dans l'ensemble de ladite plaque de support, tandis que la distance entre les ouvertures adjacentes desdites perforations est rendue variable afin d'accroître ladite densité des perforations dans lesdites parties extérieures par rapport à ce qu'elle est dans ladite partie centrale. 3. Batterie secondaire à nickel-hydrure métalli- que selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre des ouvertures desdites perforations est choisi variable dans l'ensemble de ladite plaque de support, alors que la distance entre deux ouvertures adjacentes desdites perforations est maintenue constante afin d'accroître ladite densité des perforations dans lesdites parties exté- rieures par rapport à ce qu'elle est dans ladite partie centrale. 4. Batterie secondaire à nickel-hydrure métalli- que selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre des ouvertures et la distance entre deux ouvertures adjacentes desdites perforations sont choisis variables dans l'ensemble de ladite plaque de support afin d'accroître ladite densité des perforations afin d'accroî- tre cette dernière dans lesdites parties extérieures par rapport à ce qu'elle est dans ladite partie centrale.