Brevet FR2748606A1 — publié le 19971114

Procédé et ensemble de connexion de plaques d'électrodes à une borne du générateur électrochimique La présente invention concerne une borne de générateur électrochimique et sa connexion aux plaques d'électrodes. Les bornes d'un générateur électrochimique ont une double fonction : d'une part d'assurer la continuité électrique entre les électrodes du générateur électrochimique et l'application extérieure à laquelle il est associé, d'autre part de contribuer à l'étanchéité de la fermeture du générateur. La borne traverse le couvercle du générateur électrochimique, la partie extérieure reçoit les connexions externes, tandis que la partie située à l'intérieur du générateur est reliée aux électrodes. On sait que dans un générateur électrochimique les électrodes d'une même polarité sont munies de connexions ou têtes de plaques qui peuvent être connectées à la borne de différentes manières par l'intermédiaire d'un axe ou d'un râteau, ou, pour gagner du poids, directement au pied de la borne par demi-faisceaux foisonnants. Selon cette technique de connexion par foisonnement, les têtes forment deux demifaisceaux reliés à la borne de polarité correspondante par des moyens qui assurent à la fois le maintien du faisceau et la conduction du courant. Dans les documents FR-A-2 283 558 et FR-A-2 651 606, on a décrit une borne de générateur électrochimique comportant une partie verticale plane placée à l'intérieur du générateur de part et d'autre de laquelle sont soudées verticalement les connexions divisées en deux demi-faisceaux. Cette disposition a pour inconvénient l'encombrement représenté par cette partie verticale et l'importance du volume vide inutilisé au-dessus des électrodes qui en résulte. Dans le document US-A-4 209 576, les têtes de plaques des deux demi-faisceaux sont réunies deux à deux par une bande métallique mince, et les bandes métalliques superposées sont fixées horizontalement sur la borne. Les connexions sont ensuite rabattues mais les connexions centrales sont trop longues et les connexions externes trop courtes, d'où il résulte un effet de V entraînant aussi une perte de place. Or, afin de réduire le volume de la batterie (notamment dans le cadre des véhicules électriques), il est souhaitable de diminuer autant qu on peut l'espace compris entre la matière active des électrodes et la partie supérieure de la batterie. Tel est le but de l'invention. Pour atteindre ce but, l'invention a pour objet un procédé de connexion par foisonnement de plaques d'électrodes à une borne de générateur électrochimique, au moyen de têtes de plaques issues verticalement des plaques et rassemblées en deux demi-faisceaux raccordés horizontalement à la borne, caractérisé en ce qu'on forme dans au moins certaines des têtes de plaques au moins un pliage angulaire, voisin d'un angle droit, grâce à quoi, on peut disposer l'ensemble des têtes dans un espace de très faible hauteur. Avantageusement, on forme ledit pliage à l'aide d'un peigne de barrettes intercalées entre les têtes de plaques et sur lesquelles on plie lesdites têtes selon la configuration désirée, puis on coupe les têtes à longueur et enfin on les connecte à la borne. Selon une version préférée du procédé de l'invention, on utilise un peigne de barrettes comprenant deux groupes de barrettes respectivement hautes et basses entourant un groupe central constitué d'une barrette haute de préférence biseautée, entourée de deux barrettes basses ; on réalise un premier pliage des têtes sur le peigne au niveau des barrettes hautes et dans un sens dirigé des barrettes hautes vers les barrettes basses de manière à plier les têtes correspondant aux barrettes hautes au niveau haut ; on réalise un second pliage des têtes correspondant aux barrettes basses en sens inverse de manière à plier ces têtes au niveau bas ; on relève les têtes au-dessus du groupe central en créant une réserve de longueur de tête sur la barrette basse du groupe central voisine des barrettes hautes ; on coupe les têtes à longueur ; on connecte le demi-faisceau obtenu à la borne de préférence par soudage, puis on retire, le cas échéant, le peigne du demi-faisceau de têtes, et on replie le demi-faisceau partiellement sous la borne. L'invention concerne aussi un ensemble de borne de générateur électrochimique et de plaques d'électrodes connectées par foisonnement au moyen de têtes de plaques issues verticalement des plaques et rassemblées en deux demi-faisceaux raccordés horizontalement à la borne, caractérisé en ce qu'au moins certaines des têtes de plaques comportent au moins un pliage angulaire voisin d'un angle droit. Avantageusement, la majorité des têtes de plaques sont parallèles entre elles et aux plaques sur une partie de leur hauteur, et sont pliées angulairement sensiblement à un même niveau général. Ledit niveau général comprend de préférence deux niveaux voisins respectivement haut et bas, les têtes les plus éloignées de la borne étant pliées au niveau haut dans un sens et les têtes les plus rapprochées de la borne étant pliées au niveau bas dans l'autre sens. L'invention s'applique aux éléments ou monoblocs d'accumulateurs alcalins étanches (NiCd, NiMH, LiC), avec des technologies d'électrodes classiques, et dans des utilisations variées : véhicules électriques, batteries de secours, batteries de démarrage ferroviaire ou aéronautique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un ensemble de borne d'accumulateur et de deux demi-faisceaux de connexion d'électrodes, conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique des électrodes et des têtes d'électrodes, à une première étape du procédé de fabrication conforme à l'invention, le peigne étant mis en place, - la figure 3 est une vue analogue lors d'une deuxième étape du procédé, après un premier pliage des têtes sur le peigne, - la figure 4 est une vue analogue lors d'une troisième étape du procédé, après un deuxième pliage des têtes, - la figure 5 est une vue analogue lors d'une quatrième étape du procédé, après relevage des têtes et création d'une réserve, - la figure 6 est une vue analogue lors d'une cinquième étape du procédé, après coupe de l'extrémité des têtes, - la figure 7 est une vue analogue lors d'une sixième étape du procédé, après introduction des demi-faisceaux dans la borne et soudage. La figure 1 montre une borne 1, ici taraudée, dont la partie inférieure 3 comporte deux logements horizontaux opposés 4 susceptibles d'accueillir les extrémités empilées 5 de deux demi-faisceaux 6 de neuf connexions ou têtes de plaques 7 dont les autres extrémités sont connectées aux plaques verticales parallèles 8 d'accumulateur. Seules les parties supérieures des plaques 8 sont représentées ici. Les plaques d'électrode 8 et les têtes de plaque 7 peuvent être de tout type classique. Par exemple, les électrodes 8 peuvent être frittées, plastifiées ou à support mousse. Les têtes 7 peuvent être de mousse comprimée ou constituées d'une ou deux épaisseurs de feuillard d'acier nickelé. Selon l'invention, les têtes 7 de plaques sont conformées pour demeurer parallèles entre elles sur une partie de leur hauteur, au voisinage des plaques 8, et pour être pliées à un angle voisin d'un angle droit, sensiblement au même niveau général correspondant au bas de la borne 1. Plus précisément, les pliages se répartissent sensiblement en deux niveaux voisins : un niveau haut pour les têtes de plaques les plus éloignées (a à g) de la borne, et un niveau bas pour les têtes de plaques les plus proches (g à i), lesquelles sont d'ailleurs situées sous la borne 1. Les têtes de plaques intermédiaires (d à D ) peuvent avoir un niveau de pliage moins net. Cette conformation avantageuse est donnée par le procédé de fabrication qui va être décrit maintenant. Les plaques 8 d'un demi-faisceau sont disposées parallèlement (figure 2), et leurs têtes 7 de plaque, ayant toutes la même longueur par construction, sont séparées par les barrettes d'acier de section généralement rectangulaire lOa à lOj d'un peigne 11. Les barrettes 10 sont positionnées au-dessus (par exemple à 5 mm) de la matière active et du séparateur de batterie. Cette distance est celle sur laquelle les têtes de plaque 7 de l'ensemble fini restent verticales et parallèles entre elles. Le peigne 11 comporte un groupe central de barrettes composé d'une barrette 10f biseautée et de deux barrettes plus basses de part et d'autre 10e et lOg. Le groupe central est entouré d'un groupe de barrettes hautes 10a et 10d (de meme hauteur que 10f) et d'un groupe de barrettes basses 10h à lOj (de même hauteur que 10e ou lOg). Un outil non représenté vient en appui sur la partie supérieure des barrettes 10 pour plier les têtes de plaques comme représenté sur la figure 3 les électrodes ne sont pas mises en contrainte pendant ce pliage. Lors de cette étape, les pliages hauts sensiblement à angle droit des têtes de plaques 7a à 7c sont réalisés. La figure 4 montre le pliage suivant dans lequel un outil est introduit sur les barrettes basses 10j à 10g et vient en butée contre la barrette centrale 10f, pour réaliser le pliage bas sensiblement à angle droit en sens inverse des têtes de plaques 7g à 7i. Les têtes de plaques sont relevées (figure 5) et un outillage ad hoc crée une réserve 12 de longueur de feuillard entre la barrette centrale 10f et la barrette basse 10e. On peut alors procéder à la coupe en 13 de l'ensemble des têtes de plaques. Les têtes des deux demi-faisceaux symétriques ainsi formés sont introduites dans les logements 4 de la borne et y sont soudés en une seule opération (par exemple soudure par résistance). On peut alors extraire les peignes et replier les deux demifaisceaux l'un vers l'autre pour obtenir l'ensemble représenté figure 1. Ce pliage à 90" des têtes de plaques est possible, sans efforts sur les électrodes ni aucun mouvement relatif des têtes les unes par rapport aux autres, notamment grâce à la réserve 12 qui peut se tendre lors du pliage. Cette absence de mouvement relatif est importante, car les mouvements relatifs qui risquent d'apparaître dans les procédés classiques de connexion par foisonnement sont à l'origine de courts-circuits par contact d'un bord supérieur d'électrode avec la partie repliée d'une tête de plaque de polarité opposée. Dans une version modifiée de l'invention, les peignes 11 sont en plastique et sont laissés en place. Le pliage conforme à l'invention permet non seulement de réaliser des connexions courtes, mais aussi de faire des faisceaux comprenant beaucoup d'électrodes. D'autre part, ie pliage des têtes de plaque donne de la souplesse à l'ensemble et autorise un montage hyperstatique du faisceau de plaques dans le bac d'accumulateur (dans ce cas naturellement, les angles de pliage initialement voisins de 90" peuvent se modifier sensiblement). Un autre avantage du montage de l'invention est qu'il autorise indifférement un habillage des électrodes de type zig-zag ou chaussette. autre avantage du montage de l'invention est qu'il autorise indifférement un habillage des électrodes de type zig-zag ou chaussette. Dans un exemple concret de réalisation, on a connecté selon l'invention deux demi-faisceaux de onze plaques. La largeur du faisceau était de 52 mm, sa hauteur totale de 133 mm, sur laquelle il y avait 106 mm réservés à la matière active. Par comparaison, des montages classiques à foisonnement, soit à fourche, soit à axe, ne permettaient d'obtenir une hauteur de matière active que de 96 mm pour une même hauteur totale de faisceau de 133 mm. REVENDICATIONS 1. Procédé de connexion par foisonnement de plaques d'électrodes (8) à une borne (1) de générateur électrochimique, au moyen de têtes de plaque (7) issues verticalement des plaques et rassemblées en deux demifaisceaux raccordés horizontalement à la borne, caractérisé en ce qu on forme dans au moins certaines des têtes de plaque (7) au moins un pliage angulaire voisin d'un angle droit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme ledit pliage à l'aide d'un peigne (11) de barrettes (10) intercalées entre les têtes de plaque (7) et sur lesquelles on plie lesdites têtes, on coupe les têtes à longueur et on les connecte à la borne (1). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise un peigne (11) de barrettes (10) comprenant deux groupes de barrettes respectivement hautes (lOa-lOd) et basses (lOh-lOj) entourant un groupe central (lOe-lOg) constitué d'une barrette haute (10f) entourée de deux barrettes basses (lOe-lOg), en ce qu'on réalise un premier pliage des têtes sur le peigne (11) au niveau des barrettes hautes et dans un sens dirigé des barrettes hautes vers les barrettes basses de manière à plier les têtes correspondant aux barrettes hautes au niveau haut, en ce qu'on réalise un second pliage des têtes (7) correspondant aux barrettes basses en sens inverse de manière à plier ces têtes au niveau bas, en ce qu'on relève les têtes audessus du groupe central en créant une réserve (12) de longueur de tête sur la barrette basse du groupe central voisine des barrettes hautes, en ce qu'on coupe les têtes à longueur, en ce qu'on connecte le demi-faisceau obtenu à la borne (1), en ce qu'on retire, le cas échéant, le peigne (11) du demi-faisceau de têtes, et en ce qu'on replie le demi-faisceau partiellement sous la borne (1). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la barrette haute (10f) du groupe central du peigne (11) est biseautée. 5. Ensemble de borne de générateur électrochimique et de plaques d'électrodes connectées par foisonnement au moyen de têtes de plaque (7) issues verticalement des plaques et rassemblées en deux demi-faisceaux raccordés horizontalement à la borne (1), caractérisé en ce qu'au moins certaines des têtes de plaque (7) comportent au moins un pliage angulaire voisin d'un angle droit. 6. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la majorité des têtes de plaque (7) sont parallèles entre elles et aux plaques (8) sur une partie de leur hauteur, et sont pliées angulairement sensiblement à un même niveau général. 7. Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit niveau général comprend deux niveaux voisins respectivement haut et bas, les têtes (7) les plus éloignées de la borne (1) étant pliées au niveau haut dans un sens et les têtes (7) les plus rapprochées de la borne (1) étant pliées au niveau bas dans l'autre sens.