Brevet FR2802707A1 — publié le 20010622

La présente invention concerne un accumulateur élec- trique au lithium ayant une configuration dans laquelle des plaques anodiques et des plaques cathodiques alternent et permettent à l'accumulateur au lithium d'avoir d'excellentes performances et une excellente stabilité, diverses formes et dimensions, et une capacité voulue tout en ayant une fabri- cation simplifiée. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de l'accumulateur au lithium. Etant donné les progrès récents des industries des télécommunications et des téléphones portables, il est nécessaire de disposer d'un accumulateur au lithium moins encombrant, plus léger, portable et de performances élevées. De manière générale, l'accumulateur au lithium a une structure à trois couches du type cathode/film sépara- teur/anode, ou une structure à cinq couches du type cathode/film séparateur/anode/film séparateur/cathode. Les procédés classiques de fabrication de l'accumulateur au lithium de capacité raisonnable comprennent un procédé de stratification et un procédé d'enroulement. Les structures des accumulateurs au lithium réalisés par les procédés classiques sont représentées sur les figures la et lb. La figure la est une vue en perspective d'un accumulateur au lithium ayant une cellule unitaire d'une structure cathode 2/film séparateur 1/anode 3. Cet accumulateur comprend plusieurs cellules élémentaires, chacune ayant des plaques 2 et 3 d'électrode collées par chauffage au film séparateur 1. Plusieurs des cellules élé- mentaires sont empilées et connectées mutuellement en parallèle d'après la capacité voulue pour l'accumulateur au lithium. Cependant, dans l'accumulateur au lithium représente sur la figure la, la plaque cathodique, le film séparateur et la plaque anodique sont collés par chauffage (strati- fication) les uns aux autres. Ainsi, lorsque l'accumulateur secondaire subit une charge continue excessive du fait d'une utilisation erronée de l'accumulateur par l'utilisateur ou d'une erreur de commande d'un organe de charge, la tension augmente constamment si bien que l'accumulateur risque de s'enflammer. En outre, le procédé de chauffage par collage des plaques cathodique et anodique au film séparateur et le procédé de stratification des accumulateurs élémentaires les uns aux autres sont complexes. Le rendement de fabrication des accumulateurs est ainsi réduit. La figure lb est une vue en perspective d'un accu- mulateur au lithium réalisé par le procédé classique d'enroulement. Un tel accumulateur au lithium est réalisé par enroulement, sur un noyau central, d'un accumulateur élémentaire ayant une structure cathode 20/film séparateur /anode 30, ayant une longueur correspondant à la capacité voulue de l'accumulateur. Comme l'accumulateur au lithium réalisé par le procédé d'enroulement a une forme cylindrique, il est relativement lourd et sa dimension est relativement grande. En outre, les positions auxquelles les pattes 40 d'électrode peuvent être fixées sont limitées à une électrode qui se trouve sur l'axe du cylindre et l'autre électrode se trouve à l'extrémité de l'enroulement. L'invention a donc pour objet la solution des problèmes précités et elle concerne un accumulateur au lithium ayant d'excellentes performances et notamment de sécurité, par suppression de l'inflammation provoquée par une charge à intensité élevée et tension excessive, tout en permettant diverses formes et dimensions, avec la capacité voulue, et par mise en oeuvre d'un procédé simplifié de fabrication. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication de l'accumulateur au lithium. Dans un premier aspect, l'invention concerne un accu- mulateur au lithium qui comprend: un film séparateur, plusieurs plaques cathodiques de dimension voulue, collées à une première surface du film séparateur tout en étant espacées uniformément les unes des autres, plusieurs plaques anodiques ayant une dimension voulue et collées à l'autre surface du film séparateur à des positions espacées corres- pondant aux plaques cathodiques, et le film séparateur fixé aux plaques anodiques et aux plaques cathodiques étant plié de manière répétée afin que les plaques anodiques et les plaques cathodiques soient disposées en alternance. Dans un autre aspect, l'invention concerne un procédé de fabrication d'un accumulateur au lithium qui comprend les étapes suivantes: l'application d'un adhésif à un film séparateur, l'adhésion de plusieurs plaques cathodiques de dimension voulue à une surface du film séparateur de manière que ces plaques soient uniformément espacées les unes des autres, l'adhésion de plusieurs plaques anodiques de dimen- sion voulue à l'autre surface du film séparateur de manière qu'elles soient espacées les unes des autres, et le pliage répété du film séparateur auquel sont fixées les plaques anodiques et les plaques cathodiques afin que les plaques anodiques et les plaques cathodiques soient disposées en alternance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure la est une vue en perspective de la structure d'un accumulateur au lithium réalisé par un procédé clas- sique de stratification; la figure lb est une vue en perspective représentant la structure d'un accumulateur au lithium réalisé par le procédé classique d'enroulement; la figure 2 est une coupe de la structure d'un accu- mulateur au lithium dans un mode d'exécution de l'inven- tion; et la figure 3 est une coupe représentant une structure pliée d'accumulateur au lithium de la figure 2. On décrit maintenant un accumulateur au lithium dans un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures 2 et 3. Comme l'indique la figure 2, un accumulateur brut au lithium, avant pliage, est constitué d'une structure à trois couches plaques cathodiques 300/film séparateur 200/plaques anodiques 400. Les plaques cathodiques 300 sont formées par application d'un activateur cathodique sur une feuille d'un métal, par exemple d'aluminium, puis par séchage de la feuille résultante. De telles plaques cathodiques sont découpées à la dimension voulue et collées sur une surface du film séparateur 200. Les plaques anodiques 400 sont réalisées par application d'un activateur anodique sur une feuille d'un métal tel que le cuivre, puis par séchage de la feuille résultante. De telles plaques anodiques sont décou- pées à une dimension voulue et collées à l'autre surface du film séparateur 200. Après application des activateurs d'électrode, les plaques cathodiques 300 et les plaques anodiques 400 sont soumises à une opération de fusion par chauffage destinée à fixer les activateurs aux plaques. Le film séparateur 200 destiné à isoler les électrodes 300 et 400 est formé d'un film polymère poreux constitué de poly- éthylène (PE) ou de polypropylène (PP), et possède une structure à une seule couche ou une structure multicouche. Les électrodes 300 et 400 sont fixées par un adhésif conducteur ionique 500 qui ne perturbe pas la conductivité de l'ion lithium, à la surface du film séparateur 200. Une plaque 100 d'accumulateur ayant une telle structure à trois couches plaques cathodiques 300/film séparateur /plaques anodiques 400 est pliée de manière répétée afin que les plaques anodiques 400 et les plaques cathodiques 300 alternent comme l'indique la figure 3. Un procédé de fabrication de l'accumulateur au lithium dans un mode d'exécution de l'invention est maintenant décrit en détail en référence aux figures 2 et 3. Comme l'indique la figure 2, plusieurs plaques catho- diques 300 ayant la dimension voulue sont collées sur une première surface du film séparateur 200 afin que les électrodes soient isolées alors qu'elles sont uniformément espacées les unes des autres. Plusieurs plaques anodiques 400 de dimension voulue, ayant des positions espacées correspondant aux plaques cathodiques 300, sont collées à l'autre face du film séparateur 200. De cette manière, un accumulateur brut ayant la plaque 100 d'accumulateur est réalisé avec une structure à trois couches plaques cathodiques 300/film séparateur 200/plaques anodiques 400. Dans la technique antérieure, les plaques d'électrode 2 et 3 sont collées par chauffage (stratifiées) au film séparateur 1 pour la réalisation de l'accumulateur élémen- taire, et plusieurs accumulateurs élémentaires sont empilés pour la fabrication de l'accumulateur. Au contraire, selon l'invention, les plaques d'électrode 300 et 400 ne sont pas collées thermiquement au film séparateur 200. Selon l'inven- tion, après que les plaques cathodiques 300 et les plaques anodiques 400 ont été collées au film séparateur 200, la plaque 100 d'accumulateur est réalisée et pliée de manière répétée, suivant l'application et la dimension de l'accumu- lateur résultant, si bien que les plaques anodiques 400 et les plaques cathodiques 300 sont disposées en alternance comme l'indique la figure 3. Ensuite, l'accumulateur résul- tant subit la fixation des pattes d'électrode 600 destinées à compléter un accumulateur au lithium voulu. Comme l'indique la description qui précède, l'invention concerne un accumulateur au lithium et le procédé de fabrication de celuici, dans lequel les plaques cathodiques 300 et les plaques anodiques 400 de dimension voulue sont collées au film séparateur 200 pour la réalisation de la plaque 100 d'accumulateur qui est alors pliée de manière répétée afin que les plaques anodiques 400 et les plaques cathodiques 300 alternent. En conséquence, l'invention per- met la fabrication de l'accumulateur au lithium de perfor- mances élevées, notamment de sécurité, par interdiction de l'inflammation provoquée par un courant élevé et une tension excessive de charge, l'accumulateur pouvant avoir diverses dimensions et configurations et la capacité voulue avec une fabrication simplifiée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux accumulateurs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Accumulateur au lithium, caractérisé en ce qu'il comprend: un film séparateur (200), plusieurs plaques cathodiques (300) de dimension voulue, collées à une première surface du film séparateur (200) tout en étant espacées uniformément les unes des autres, plusieurs plaques anodiques (400) ayant une dimension voulue et collées à l'autre surface du film séparateur (200) à des positions espacées correspondant aux plaques catho- diques, et le film séparateur (200) fixé aux plaques anodiques (400) et aux plaques cathodiques (300) étant plié de manière répétée afin que les plaques anodiques (400) et les plaques cathodiques (300) soient disposées en alternance. 2. Accumulateur au lithium selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film séparateur (200) est formé d'un film polymère à une ou plusieurs couches, formé de polyéthylène ou de polypropylène. 3. Procédé de fabrication d'un accumulateur au lithium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: l'application d'un adhésif à un film séparateur (200), l'adhésion de plusieurs plaques cathodiques (300) de dimension voulue à une surface du film séparateur (200) de manière que ces plaques soient uniformément espacées les unes des autres, l'adhésion de plusieurs plaques anodiques (400) de dimension voulue à l'autre surface du film séparateur (200) de manière qu'elles soient espacées les unes des autres, et le pliage répété du film séparateur (200) auquel sont fixées les plaques anodiques (400) et les plaques catho- diques (300) afin que les plaques anodiques (400) et les plaques cathodiques (300) soient disposées en alternance.