Brevet FR2904475A1 — publié le 20080201

STRUCTURE CONDUCTRICE POUR UN ENSEMBLE D'ELECTRODES D'UNE BATTERIE SECONDAIRE AU LITHIUM La présente invention porte sur une batterie secondaire, et, plus particulièrement, sur une structure conductrice pour une batterie secondaire au lithium. Si l'on se réfère aux Figures 1 et 2, on peut voir qu'un ensemble d'électrodes 10 d'une batterie secondaire au lithium classique, divulguée par le brevet américain No. 5 849 431, comprend une couche positive 11 analogue à une toile, une couche négative 13 et une couche de séparation 12 qui sont laminées de façon séquentielle les unes sur les autres et sont ensuite enroulées autour d'un noyau ou coeur 14. Un côté de la couche positive 11 et de la couche négative 13 sont découpés suivant des dents rectangulaires qui servent de conducteurs rectangulaires 111 et 131. Les conducteurs rectangulaires 111 et 131 sont rassemblés, puis soudés à la périphérie externe de la borne conductrice 15 en forme de disque. Par de tels arrangements, la puissance électrique peut être émise hors de l'ensemble d'électrodes 10. Si l'on se réfère à la Figure 3, on peut voir qu'une batterie secondaire au lithium classique, divulguée par le brevet américain No. 6 447 946, comprend une pluralité de conducteurs llla et 131a soudés à la périphérie d'extrémité de l'ensemble d'électrodes 10a, puis les conducteurs llla et 131a sont soudés à la périphérie externe d'une borne conductrice 15a de la batterie. Et souder un nombre aussi important de conducteurs est laborieux et cher. L'objectif principal de la présente invention est de proposer une structure conductrice pour un ensemble 2904475 2 d'électrodes d'une batterie secondaire. La connexion électrique entre le conducteur positif, le conducteur négatif et les bornes des conducteurs est obtenue par des structures de serrage sans l'utilisation d'une quelconque 5 opération de soudure. Par conséquent, le mode opératoire de fonctionnement de la présente invention est effectivement simplifié, et le coût de l'équipement est réduit de façon substantielle. De plus, les conducteurs positifs et négatifs sont en contact électrique sur une zone importante 10 avec la zone de collecte, réduisant ainsi relativement la résistance interne. La présente invention a donc pour objet une structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium, comprenant : un noyau 15 disposé dans un boîtier, deux bornes de conducteurs fixées aux deux extrémités du noyau, un ensemble d'électrodes s'enroulant autour du noyau, deux structures de serrage pour permettre à l'ensemble d'électrodes de rester en contact électrique avec les bornes de conducteurs, et deux 20 écrous de fixation pour fixer ces composants et le boîtier ; caractérisée par le fait que - l'ensemble d'électrodes comprend une couche positive, une couche négative et au moins une couche de séparation, les surfaces des couches d'électrodes positive et négative 25 sont revêtues respectivement d'une matière d'électrode positive et d'une matière d'électrode négative, la couche de séparation est située entre les couches d'électrodes positive et négative, une zone sans revêtement est formée sur un côté de la couche positive pour une utilisation 30 comme zone de conducteur positive, et la couche négative comporte sur un autre côté de celle-ci opposé à la couche positive une zone sans revêtement pour une utilisation comme zone de conducteur négative, la couche positive, la 2904475 3 couche de séparation et la couche négative sont superposées l'une sur l'autre, et les zones de conducteurs positive et négative font saillie des deux côtés d'un ensemble constitué par la couche positive, la 5 couche de séparation et la couche négative, après que l'ensemble d'électrodes soit formé par l'enroulement de la couche positive, de la couche de séparation et de la couche négative autour du noyau, les deux extrémités de l'ensemble d'électrodes feront saillie des zones de 10 conducteurs positive et négative ; chacune des bornes de conducteurs est une structure conductrice ayant une extrémité de connexion formée à une extrémité de celle-ci pour se connecter à une partie de connexion du noyau, une autre extrémité des bornes de 15 conducteurs respectives comporte une extrémité de sortie, chacune des bornes de conducteurs comporte en particulier une bride et une zone de collecte qui sont situées entre l'extrémité de connexion et l'extrémité de sortie, la zone de collecte est située en correspondance de la zone 20 de conducteur positive ou de la zone de conducteur négative, la bride vient en butée contre un capuchon du boîtier ; chacune des structures de serrage comprend une ceinture et un boîtier, une partie de verrouillage est disposée 25 dans le boîtier, la ceinture comporte, sur sa surface, une pluralité de filets, un trou de retenue sera formé après que la ceinture sera introduite à travers le boîtier, et la partie de verrouillage sera engagée avec les dents de la ceinture pour stopper un mouvement vers 30 l'arrière de la ceinture, et ainsi le trou de retenue se rétrécira, la structure de serrage est montée sur le conducteur positif et le conducteur négatif, en rétrécissant le trou de retenue, les conducteurs positif 2904475 4 et négatif seront maintenus en contact électrique étroit avec la zone de collecte des bornes de conducteurs. La partie de connexion du noyau peut être une rainure d'introduction, et l'extrémité de connexion des 5 bornes de conducteurs peut être une tige d'introduction devant être introduite dans la rainure d'introduction. Conformément à un mode de réalisation particulier de la présente invention, la ceinture et un bouton tournant sont introduits à travers le boîtier des structures de 10 serrage, le bouton tournant comporte, sur ses surfaces, une pluralité de filets, les filets du bouton tournant sont en prise avec les filets de la ceinture, le trou de retenue peut se rétrécir ou s'étendre par rotation du bouton tournant. 15 La présente invention a également pour objet une structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium, comprenant : un noyau disposé dans un boîtier, deux bornes de conducteurs fixées aux deux extrémités du noyau, un ensemble d'électrodes 20 s'enroulant autour du noyau, deux structures de serrage pour permettre à l'ensemble d'électrodes de rester en contact électrique avec les bornes de conducteurs, et deux écrous de fixation pour fixer ces composants et le boîtier ; caractérisée par le fait que 25 - l'ensemble d'électrodes comprend une couche positive, une couche négative et au moins une couche de séparation, les surfaces des couches d'électrodes positive et négative sont revêtues respectivement d'une matière d'électrode positive et d'une matière d'électrode négative, la couche 30 de séparation est située entre les couches d'électrodes positive et négative, une zone sans revêtement est formée sur un côté de la couche positive pour une utilisation en tant que zone de conducteur positive, et la couche 2904475 5 négative comporte, sur un autre côté de celle-ci opposé à la couche positive, une zone sans revêtement pour une utilisation en tant que zone de conducteur négative, la couche positive, la couche de séparation et la couche 5 négative sont superposées l'une sur l'autre, et les zones de conducteurs positive et négative font saillie des deux côtés d'un ensemble constitué de la couche positive, la couche de séparation et la couche négative, après que l'ensemble d'électrodes soit formé par enroulement de la 10 couche positive, de la couche de séparation et de la couche négative autour du noyau, les deux extrémités de l'ensemble d'électrodes feront saillie des zones de conducteurs positive et négative ; - chacune des bornes de conducteurs est une structure 15 conductrice ayant une extrémité de connexion formée sur une extrémité de celle-ci pour se connecter à une partie de connexion du noyau, une autre extrémité des bornes de conducteurs respectives comporte une extrémité de sortie, chacune des bornes de conducteurs comporte en particulier 20 une bride et une zone de collecte qui sont situées entre l'extrémité de connexion et l'extrémité de sortie, la zone de collecte est située en correspondance de la zone de conducteur positive ou de la zone de conducteur négative, la bride vient en butée contre un capuchon du 25 boîtier ; - chacune des structures de serrage comprend une ceinture, un bouton tournant et un boîtier, le bouton tournant comporte, sur ses surfaces, une pluralité de filets, et la ceinture comporte également sur sa surface une 30 pluralité de filets, un trou de retenue sera formé après que le bouton tournant et la ceinture soient introduits à travers le boîtier, les filets du bouton tournant sont en prise avec les filets de la ceinture, le trou de retenue 25 2904475 6 peut se rétrécir ou s'élargir par rotation du bouton tournant, la structure de serrage est montée sur les conducteurs positif et négatif, les conducteurs positif et négatif seront maintenus en contact électrique étroit 5 avec la zone de collecte des bornes de conducteurs, lorsque le trou de retenue est rétréci. Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation avec 10 référence aux dessins annexés. Sur ces dessins . La Figure 1 est une vue en perspective montrant un 15 ensemble d'électrodes classique décrit dans le brevet américain No. 5 849 431 ; la Figure 2 est une vue illustrative montrant la structure de soudure des conducteurs et de la borne de 20 conducteur de l'ensemble d'électrodes classique décrit dans le brevet américain No. 5 849 431 ; la Figure 3 est une vue en coupe d'une autre batterie au lithium classique ; - la Figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble d'électrodes conforme à la présente invention ; la Figure 5 est une vue en perspective conforme à la 30 présente invention, montrant la structure de serrage et l'ensemble d'électrodes avant qu'ils ne soient assemblés ; 2904475 7 - la Figure 6 montre la structure de serrage et l'ensemble d'électrodes une fois assemblés ; la Figure 7 est une vue partiellement agrandie conforme à 5 la présente invention, montrant la structure de serrage et l'ensemble d'électrodes après qu'ils soient assemblés ; - la Figure 8 est une vue en coupe conforme à la présente 10 invention, montrant l'intérieur du boîtier de batterie ; la Figure 9 est une vue en perspective conforme à un second mode de réalisation de la présente invention, montrant la structure de serrage et les conducteurs 15 formés d'un seul tenant avant qu'ils aient été assemblés ; la Figure 10 est une vue en perspective conforme au second mode de réalisation de la présente invention, 20 montrant la structure de serrage et les conducteurs formés d'un seul tenant après qu'ils aient été assemblés ; la Figure 11 est une vue en perspective conforme à un 25 troisième mode de réalisation de la présente invention, montrant la structure de serrage et les conducteurs formés d'un seul tenant après qu'ils aient été assemblés ; 30 la Figure 12 est une vue en perspective conforme à un quatrième mode de réalisation de la présente invention, montrant la structure de serrage et l'ensemble d'électrodes après qu'ils aient été assemblés ; et 2904475 8 - la Figure 13 est une vue partiellement agrandie conforme au quatrième mode de réalisation de la présente invention, montrant la structure de serrage et l'ensemble 5 d'électrodes après qu'ils aient été assemblés. Si l'on se réfère aux Figures 4 à 8, on peut voir qu'une structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium conforme à la présente 10 invention est représentée et comprend un noyau, un boîtier, deux bornes de conducteur, un ensemble d'électrodes, au moins un conducteur positif et un conducteur négatif, deux structures de serrage et deux écrous de fixation. Le boîtier 20 comporte, à chaque extrémité de 15 celui-ci, une ouverture 21 pour la réception des composants de la batterie, et chacune des ouvertures 21 est scellée par un capuchon 22. Un orifice 221 est formé dans le capuchon 22 pour le passage des composants de la batterie. Le noyau 30 est une structure isolante disposée 20 dans le boîtier 20 et comporte, à chacune de ses extrémités, une partie de connexion 31, et la partie de connexion 31 peut être une rainure d'introduction. L'ensemble d'électrodes 40 comprend une couche positive 41, une couche négative 42 et au moins une couche 25 de séparation 43. Les couches d'électrodes positive et négative 41, 42 sont revêtues respectivement d'une matière d'électrode positive 411 et d'une matière d'électrode négative 421. La couche de séparation 43 est située entre les couches d'électrodes positive et négative 41, 42. Au 30 moins un conducteur positif 44 est soudé à un côté de la couche positive 41, et au moins un conducteur négatif 45 est soudé à un autre côté de celle-ci. La couche positive 41, la couche de séparation 43 et la couche négative 42 2904475 9 sont superposées l'une sur l'autre. Après que la couche positive 41, la couche de séparation 43 et la couche négative 42 soient enroulées autour du noyau 30, le conducteur positif 44 et le conducteur négatif 45 feront 5 saillie des deux extrémités de l'ensemble d'électrodes 40. Chacune des bornes de conducteurs 50 est une structure conductrice ayant une extrémité de connexion 51 formée sur une extrémité de celle-ci. L'extrémité de connexion 51 peut être une structure de tige d'introduction 10 511 devant être connectée à la partie de connexion 31 du noyau 30. Une autre extrémité des bornes de conducteurs respectives 50 comporte une extrémité de sortie 52 qui peut être une structure de tige filetée. Chacune des bornes de conducteurs 50 comporte en particulier une bride 53 et une 15 zone de collecte 54 qui sont situées entre l'extrémité de connexion 51 et l'extrémité de sortie 52. La zone de collecte 54 est située en correspondance du conducteur positif 44 ou du conducteur négatif 45. La bride 53 vient en butée contre le capuchon 22 du boîtier 20. 20 Chacune des structures de serrage 60 comprend une ceinture 61, un bouton tournant 62 et un boîtier 63. Le bouton tournant 62 comporte, sur ses surfaces, une pluralité de filets 621, et la ceinture 61 comporte, également, sur ses surfaces, une pluralité de filets 611. 25 Le bouton tournant 62 et la ceinture 61 sont introduits à travers le boîtier 63, de telle sorte que la ceinture 61 définit un trou de retenue 64, et les filets 621 sont en prise avec les filets 611. Le trou de retenue 64 se rétrécit ou s'élargit lorsque l'on fait tourner le bouton 30 tournant 62. La structure de serrage 60 est montée sur les conducteurs positif et négatif 44, 45. En rétrécissant le trou de retenue 64, les conducteurs positif et négatif 44, 2904475 10 45 seront maintenus en contact électrique étroit avec la zone de collecte 54 des bornes de conducteurs 50. Lorsque l'ensemble d'électrodes 40, le noyau 30 et les bornes de conducteurs 50 sont assemblés par les 5 ensembles de serrage 60, et l'extrémité de sortie 52 des bornes de conducteurs 50 passe à travers l'orifice 221 du capuchon 22 jusqu'à ce que la bride 53 soit en appui contre la surface interne du capuchon 22, les écrous de fixation 70 seront vissés sur l'extrémité de sortie 52, permettant 10 aux composants respectifs de la batterie d'être assemblés dans le boîtier 20 de façon plus stable. Etant donné que la connexion électrique entre le conducteur positif 44, le conducteur négatif 45 et les bornes de conducteurs 50 est obtenue par les structures de 15 serrage 60 sans l'utilisation d'une quelconque opération de soudure, le mode opératoire de fonctionnement est effectivement simplifié, et le coût résultant est sensiblement réduit. De plus, les conducteurs positif et négatif 44 et 45 sont en contact électrique dans une zone 20 importante avec la zone de collecte, réduisant ainsi relativement la résistance interne. Par ailleurs, le conducteur positif ou le conducteur négatif mentionné dans le mode de réalisation ci-dessus a une extrémité soudée à l'ensemble d'électrodes, 25 comme représenté sur les Figures 9 et 10. La couche positive 41a ou la couche négative de l'ensemble d'électrodes 40a est dotée d'une zone sans revêtement qui n'est pas revêtue de la matière d'électrode positive ou négative. Et la zone sans revêtement est découpée suivant 30 les conducteurs positifs 44a ou les conducteurs négatifs. Comme représenté sur la Figure 11, les conducteurs positifs respectifs 44a ou les conducteurs négatifs sont situés très 2904475 11 près les uns des autres et sont séparés par une étroite couture ou soudure de découpe 80. Il doit être noté que le boîtier de la structure de serrage 60c peut être d'un seul tenant avec le bouton 5 tournant, comme représenté sur les Figures 12 et 13. Une partie de verrouillage 631 avec une dent unidirectionnelle (cliquet) pour remplacer le bouton tournant est formée d'un seul tenant dans le boîtier 63a. Lorsque la ceinture 61a est introduite à travers le boîtier 63a, la dent 10 unidirectionnelle de la partie de verrouillage 631 sera engagée avec les dents 611a de la ceinture 61a pour stopper un mouvement vers l'arrière de la ceinture 61a, et ainsi le trou de retenue 64a se rétrécira, permettant aux conducteurs positif et négatif d'être maintenus en contact 15 électrique étroit avec la zone de collecte 54c des bornes de conducteurs 50c. Alors que nous avons montré et décrit divers modes de réalisation selon la présente invention, il apparaîtra clairement à l'homme du métier que d'autres 20 modes de réalisation peuvent être réalisés sans s'écarter du domaine de définition de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium comprenant : un noyau (30) disposé dans un boîtier (20), deux bornes de conducteurs (50) fixées aux deux extrémités du noyau (30), un ensemble d'électrodes (40) s'enroulant autour du noyau (30), deux structures de serrage (60) pour permettre à l'ensemble d'électrodes (40) de rester en contact électrique avec les bornes de conducteurs (50), et deux écrous de fixation (70) pour fixer ces composants et le boîtier (20) ; caractérisée par le fait que l'ensemble d'électrodes (40) comprend une couche positive (41), une couche négative (42) et au moins une couche de séparation (43), les surfaces des couches d'électrodes positive (41) et négative (42) sont revêtues respectivement d'une matière d'électrode positive (411) et d'une matière d'électrode négative (421), la couche de séparation (43) est située entre les couches d'électrodes positive (41) et négative (42), une zone sans revêtement est formée sur un côté de la couche positive (41) pour une utilisation comme zone de conducteur positive, et la couche négative (42) comporte sur un autre côté de celle-ci opposé à la couche positive (41) une zone sans revêtement pour une utilisation comme zone de conducteur négative, la couche positive (41), la couche de séparation (43) et la couche négative (42) sont superposées l'une sur l'autre, et les zones de conducteurs positive et négative font saillie des deux côtés d'un ensemble constitué par la couche positive (41), la couche de séparation (43) et la couche négative (42), après que l'ensemble d'électrodes (40) soit formé par l'enroulement de la couche positive (41), de la 2904475 13 couche de séparation (43) et de la couche négative (42) autour du noyau (30), les deux extrémités de l'ensemble d'électrodes (40) feront saillie des zones de conducteurs positive et négative ; 5 - chacune des bornes de conducteurs (50) est une structure conductrice ayant une extrémité de connexion (51) formée à une extrémité de celle-ci pour se connecter à une partie de connexion (31) du noyau (30), une autre extrémité des bornes de conducteurs respectives (50) 10 comporte une extrémité de sortie (52), chacune des bornes de conducteurs (50) comporte en particulier une bride (53) et une zone de collecte (54) qui sont situées entre l'extrémité de connexion (51) et l'extrémité de sortie (52), la zone de collecte (54) est située en 15 correspondance de la zone de conducteur positive ou de la zone de conducteur négative, la bride (53) vient en butée contre un capuchon (22) du boîtier (20) ; - chacune des structures de serrage (60) comprend une ceinture (61) et un boîtier (63), une partie de 20 verrouillage (631) est disposée dans le boîtier (63), la ceinture (61) comporte, sur sa surface, une pluralité de filets (611), un trou de retenue (64) sera formé après que la ceinture (61) sera introduite à travers le boîtier (63), et la partie de verrouillage (631) sera engagée 25 avec les dents de la ceinture (61) pour stopper un mouvement vers l'arrière de la ceinture (61), et ainsi le trou de retenue (64) se rétrécira, la structure de serrage (60) est montée sur le conducteur positif (44) et le conducteur négatif (45), en rétrécissant le trou de 30 retenue (64), les conducteurs positif et négatif seront maintenus en contact électrique étroit avec la zone de collecte (54) des bornes de conducteurs (50). 2904475 14 2 - Structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la partie de connexion (31) du noyau (30) est une rainure 5 d'introduction, et l'extrémité de connexion (51) des bornes de conducteurs (50) est une tige d'introduction (511) devant être introduite dans la rainure d'introduction. 3 - Structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium, selon la 10 revendication 1, caractérisée par le fait que la ceinture (61) et un bouton tournant (62) sont introduits à travers le boîtier (63) des structures de serrage (60), le bouton tournant (62) comporte, sur ses surfaces, une pluralité de filets (621), les filets (621) du bouton tournant (62) sont 15 en prise avec les filets (611) de la ceinture (61), le trou de retenue (64) peut se rétrécir ou s'étendre par rotation du bouton tournant (62). 4 - Structure conductrice pour un ensemble d'électrodes d'une batterie secondaire au lithium, 20 comprenant : un noyau (30) disposé dans un boîtier (20), deux bornes de conducteurs (50) fixées aux deux extrémités du noyau (30), un ensemble d'électrodes (40) s'enroulant autour du noyau (30), deux structures de serrage (60) pour permettre à l'ensemble d'électrodes (40) de rester en 25 contact électrique avec les bornes de conducteurs (50), et deux écrous de fixation (70) pour fixer ces composants et le boîtier (20) ; caractérisée par le fait que - l'ensemble d'électrodes (40) comprend une couche positive (41), une couche négative (42) et au moins une couche de 30 séparation (43), les surfaces des couches d'électrodes positive (41) et négative (42) sont revêtues respectivement d'une matière d'électrode positive (411) et d'une matière d'électrode négative (421), la couche de 2904475 15 séparation (43) est située entre les couches d'électrodes positive (41) et négative (42), une zone sans revêtement est formée sur un côté de la couche positive (41) pour une utilisation en tant que zone de conducteur positive, 5 et la couche négative (42) comporte, sur un autre côté de celle-ci opposé à la couche positive (41), une zone sans revêtement pour une utilisation en tant que zone de conducteur négative, la couche positive (41), la couche de séparation (43) et la couche négative (42) sont 10 superposées l'une sur l'autre, et les zones de conducteurs positive et négative font saillie des deux côtés d'un ensemble constitué de la couche positive (41), la couche de séparation (43) et la couche négative (42), après que l'ensemble d'électrodes (40) soit formé par 15 enroulement de la couche positive (41), de la couche de séparation (43) et de la couche négative (42) autour du noyau (30), les deux extrémités de l'ensemble d'électrodes (40) feront saillie des zones de conducteurs positive et négative ; 20 - chacune des bornes de conducteurs (50) est une structure conductrice ayant une extrémité de connexion (51) formée sur une extrémité de celle-ci pour se connecter à une partie de connexion (31) du noyau (30), une autre extrémité des bornes de conducteurs respectives (50) 25 comporte une extrémité de sortie (52), chacune des bornes de conducteurs (50) comporte en particulier une bride (53) et une zone de collecte (54) qui sont situées entre l'extrémité de connexion (51) et l'extrémité de sortie (52), la zone de collecte (54) est située en 30 correspondance de la zone de conducteur positive ou de la zone de conducteur négative, la bride (53) vient en butée contre un capuchon (22) du boîtier (20) ; 2904475 16 -chacune des structures de serrage (60) comprend une ceinture (61), un bouton tournant (62) et un boîtier (63), le bouton tournant (62) comporte, sur ses surfaces, une pluralité de filets (621), et la ceinture (61) 5 comporte également sur sa surface une pluralité de filets (611), un trou de retenue (64) sera formé après que le bouton tournant (62) et la ceinture (61) soient introduits à travers le boîtier (63), les filets (621) du bouton tournant (62) sont en prise avec les filets (611) 10 de la ceinture (61), le trou de retenue (64) peut se rétrécir ou s'élargir par rotation du bouton tournant (62), la structure de serrage (60) est montée sur les conducteurs positif (44) et négatif (45), les conducteurs positif (44) et négatif (45) seront maintenus en contact 15 électrique étroit avec la zone de collecte (54) des bornes de conducteurs (50) lorsque le trou de retenue (64) est rétréci.