Brevet FR2841386A1 — publié le 20031226

interrompue. 2841 386 Batterie a securite amelioree La presente invention se rapporte a une batterie de generateurs electrochimiques comportant un dispositif destine a assurer sa securite. Ce dispositif entre en action lorsqu'il se produit une anomalie dans le fonctionnement diun ou plusieurs des generateurs, susceptible de generer un degagement de gaz inflammables. Wile s'applique plus particulierement aux batteries de generateurs electrochimiques comprenant un electrolyte non aqueux, notamment des generateurs rechargeables au lithium du type lithium-ion dont certains composants o vent inflammables. Les generateurs electrochimiques peuvent etre associes en batterie par un montage en serie ou en parallele. Ils vent frequemment assembles de maniere a former des modules qui vent eux-memes ensuite montes en batterie. Les modules vent le plus souvent places ensemble dans un conteneur ferme. is Une anomalie dans le fonctionnement de la batterie peut etre causee par le dysfonctionnement. de l'un des generateurs electrochimiques (courtcircuit,...) ou une perturbation exterieure (choc, elevation de la temperature, etc...). Cette anomalie provoque l'echauffement du generateur electrochimique, et une augmentation de sa pression interne. Lorsque la pression devient trop important, il y a ejection brutale d'un volume important de fumee et de particules inca ndescentes. Le contact avec l'air am bia nt provoque da ns la majorite des cas d'importantes flammes. Le risque d'inflammation est particulierement important dans le cas d'un generateur au lithium, qui contient notamment des solvants organiques facilement volatile. La proximite d'un nombre important de generateurs 2s multiplie d'autant ce risque. Des dispositifs de securite ont ete proposes qui ont pour but d'eteindre un incendie a ['aide d'un agent d'extinction qui peut se presenter sous la forme d'un gaz, d'un liquide, d'une poubre, de granules ou encore d'un melange de coux-ci, place a l'interieur meme du generateur mais cette disposition a pour inconvAnient d'augmenter le volume total de la batterie proportionnellement au nombre de generateurs qui la constitue. L'energie volumique d'une telle batterie diminue et devient rapidement incompatible avec les exigences des utilisateurs. 2841 386 Dans le cas particulier des batteries de piles sodium-souire (Na-S), plusieurs documents decrivent un equipement anti-incendie permettant d'injecter un agent d'extinction en granules a l'interieur du conteneur d'une batterie grace a une buse d'injection placee sur le conteneur. L'equipement anti-incendie est dispose a l'exterieur de la batterie. II se compose notamment d'un reservoir, contenant les granules d'agent d'extinction et un gaz inerte, et d'un appareil permettant de mettre sous pression le gaz contenu dans le reservoir. Le reservoir et l'appareil vent relies entre eux et au conteneur par un ensemble de tuyoux et de vannes. o Le temps necessaire a un tel equipement anti-incendie pour remplir son role est long car il necessite notamment un delai pour la mise sous pression du reservoir a ['aide d'un dispositif d'alimentation en gaz. Afin de raccourcir ce delai, on a propose de maintenir le reservoir sous pression en le reliant de maniere permanente a une bouteille de gaz pressurise (JP-5 084 318). Mais il se produit des fuites du gaz sous pression dans les vannes et les tuyouteries, et lorsque l'incendie se declare, il n'y a plus suffisamment de gaz pour entraner ['agent d'extinction. De plus lorsque le reservoir est maintenu sous pression, la pouHre et les granules dagent d'extinction peuvent s'introduire dans les sieges des vannes et les brides de raccordement, ce qui provoque une augmentation des fuites. Tous les dispositifs precedemment decrits ont en commun ['inconvenient de reagir seulement lorsque l'incendie s'est declare et ce declenchement tardif ne permet pas d'assurer la securite de l'utilisateur. Notamment dans le cas d'une batterie de generateurs electrochimiques rechargeables au lithium, du fait de la presence de solvants organiques tres volatile, une telle duree suffit a atteindre un niveau de risque inacceptable. En particulier cette batterie presente un risque eleve dtincendie du aux produits generes par l'emballement de la reaction. Dans le cas dione batterie utilisee dans un vehicule, les consequences peuvent en etre importantes: contamination du feu a d'autres vehicules ou au voisinage. La presente invention a pour de proposer une batterie dont la securite en cas d'expulsion de produits, en particulier vis a vis du risque d'inflammation, est amelioree par apport a l'art anterieur. L'objet de la presente invention est une batterie comportant au moins un generateur electrochimique comprenant un conteneur etanche muni d'un opercule susceptible de s'ouvrir en cas de surpression interne, et un dispositif de securite anti-incendie, caracterise en ce que ledit dispositif de securite, destine a eviter s ['inflammation en presence d'air des produits expulses hors du generateur, comprend en combinaison au moins un moyen collecteur des produits expulses par ledit opercule pour les conduire vers l'exterieur de la batterie, et - au moins un moyen de pulverisation d'un agent sous forme fluide a l'interieur o audit moyen collecteur, ledit agent permettant d'abaisser la temperature desdits produits et d'empecher ou de stopper leur inflammation. Le moyen collecteur peut 8tre constitue par un espace ferme communiquant d'une part avec l'opercule et d'autre part avec l'exterieur de la batterie. s Selon une variante de realisation, le moyen collecteur conduit les produits expulses vers une chambre comprenant une sortie vers l'exterieur de la batterie. La batterie peut comporter plusieurs collecteurs debouchant dans une m8me chambre. Le moyen collecteur peut 8tre commun a plusieurs modules comprenant chacun au moins un generateur electrochimique. Le moyen de pulverisation peut 8tre relic a un moyen de stockage de ['agent. Ce moyen de stockage est de preference un reservoir de fluide sous pression. Le fluide peut 8tre un liquide comme de l'eau ou un gaz notamment un gaz inerte comme de l'azote ou de ['argon. Le fluide emit par le moyen de pulverisation a pour fonction de brasser et refroidir suffisamment les produits collectes pour les rendre ininflammables lorsqu'ils se retrouveront en presence d'air. Selon une autre forme d'execution de ['invention, le dispositif de securite comporte en outre un detecteur d'anomalie. De preference le detecteur d'anomalie actionne le moyen de pulverisation par exemple par l'intermediaire d'un moyen mecanique. 2841 386 D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention appara^tront a la lecture de la description qui suit d'un mode de realisation donne bien entendu a titre illustratif et non limitatif, et dans le dessin annexe sur loquel la figure unique est une vue en perspective d'une batterie selon ['invention, constituee de quatre modules de generateurs electrochimiques, associee a un dispositif selon I'i nvention. La batterie 1 representee sur la figure l comprend quatre modules 2a a 2d constitues chacun de six generateurs electrochimiques 3 cylindriques. Chaque generateur 3 est muni d'un opercule de securite qui est destine a s'ouvrir en cas de io surpression interne afin de laisser s'echapper les produits de reaction. Un espace libre 4 est laisse entre les deux modules. Les modules vent disposes face a face de telle sorte que l'opercule de securite de chaque generateur debouche dans ltespace 4. Les modules vent enfermes dans un conteneur etanche (non represente) ce qui permet de collecter dans l'espace 4 formant un canal ferme, les s prod uits de reaction expulses a l'ouverture de l'opercule. Le canal 4 recuei l le les produits pour les conduire dans une chambre 5 comportant une sortie 6 vers l'exterieur. Un dispositif de pulvbrisation 7, tel qu'une louse, permet de pulveriser un fluide a l'interieur du canal 4. Ce dispositif de pulverisation 7 est relic par un tuyou 8 a un reservoir de fluide sous pression 9 qui est ici une bouteille d'eau pressurisee. Sous l'effet de la pression des produits expulses dans le canal 4, un clapet10 actionne un contacteur de detection d'evenementil. La pulverisation est declenchee par le contacteur 11 qui est relic par un moyen de commande 12 au reservoir 9. Les prod uits ejectes a l'exterieu r de la cham bre 5 vent refroid is et ne vent alors plus en etat de s'enflammer spontanement au contact de l'air ambiant. On ntobserve que des fumees 13. Lors de l'arret de ['expulsion des gaz du generateur electrochimique 3, le contacteur de detection d'evenement 11 pourra commander la fermeture du reservoir 9 grace au moyen de commandel2. Ainsi, suivant le volume de fluide contenu dans le reservoir9, plusieurs evenements pourront etre traites a des intervalles differents par le systeme de securite. 2841 386 REVENDICATIONS 1. Batterie comportant au moins un generateur electrochimique comprenant un conteneur etanche muni d'un opercule susceptible de s'ouvrir en cas de surpression interne, et un dispositif de securite anti-incendie, caracterise en ce que led it dispositif de securite, destine a eviter 1'inflammation en presence d'a ir des produits expulses hors du generateur, comprend en combinaison - au moins un moyen collecteur des produits expulses par ledit opercule pour les conduire vers l'exterieur de la batterie, et - au moins un moyen de pulverisation d'un agent sous forme fluide a l'interieur o audit moyen coilecteur, ledit agent permettant d'abaisser la temperature desdits produits et d'empecher ou de stopper leur inflammation. 2. Batterie selon la revendication 1, dans laquelle ledit moyen collecteur est constitue par un espace ferme communiquant d'une part avec ledit opercule et d'autre part avec l'exterieur de ladite batterie. 3. Batterie selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle ledit moyen collecteur conduit lesdits produits expulses vers une chambre comprenant une sortie vers l'exterieur de ladite batterie. 4. Batterie selon l'une des revendications precedentes, dans laquelle ledit moyen de pulverisation est relic a un moyen de stockage audit agent. 5. Batterie selon la revendication 4, dans laquelle ledit moyen de stockage est un reservoir de fluide sous pression. 6. Batterie selon l'une des revendications precedentes, comportant en outre un detecteur d'anomalie. 7. Batterie selon la revendication 6, dans laquelle ledit detecteur d'anomalie