Brevet FR2906650A1 — publié le 20080404

STRUCTURE DE NOYAU POUR UNE BATTERIE SECONDAIRE CIRCULAIRE AU LITHIUM La présente invention porte sur une structure de noyau ou coeur pour une batterie secondaire circulaire au lithium, et plus particulièrement sur l'agencement de la connexion entre la structure de collecte et d'émission de puissance d'un ensemble d'électrodes, le noyau et les bornes conductrices d'une batterie. Les Figures 1 et 2 montrent un ensemble d'électrodes pour une batterie secondaire au lithium divulgué dans une demande de brevet américain antérieure n 11/455119 de l'inventeur, et la demande antérieure vise principalement une solution au problème de l'ensemble d'électrodes classique, comprenant le procédé de soudage qui prend beaucoup de temps, les composants compliqués et le procédé de fabrication, étant donné que l'ensemble d'électrodes doit être formé ou soudé avec une pluralité de conducteurs, et ensuite les conducteurs sont soudés ou connectés à la borne de la batterie. Les couches positive et négative de l'ensemble d'électrodes 10 comportent sur un côté de celles-ci une zone conductrice négative 11 de grande dimension et une zone conductrice positive 12 non revêtue, de grande dimension. De plus, une zone collectrice 131 de grande dimension est formée au milieu de la borne conductrice 13 et est située en correspondance avec la zone conductrice négative 11 ou la zone conductrice positive 12. Et ensuite des ensembles de serrage 14 sont fixés à l'extérieur de la zone conductrice positive 12 ou de la zone conductrice négative 11. De cette manière, les deux pièces de compression conductrices 141 sont fermement pressées contre la zone conductrice positive 12 ou la zone conductrice 2906650 2 négative 11. D'une part, les couches respectives de la zone conductrice positive 12 ou de la zone conductrice négative 11 sont pressées de manière serrée l'une contre l'autre, et d'autre part, la zone conductrice positive 12 5 ou la zone conductrice négative 11 est autorisée à être maintenue en contact électrique serré avec la zone collectrice 131 (comme représenté sur la Figure 2). Il est à noter que la taille des composants respectifs de la batterie secondaire au lithium mentionnée 10 ci-dessus doit être contrôlée de façon précise ; autrement dit, l'ensemble d'électrodes ne peut pas s'adapter dans le boîtier de batterie, si le boîtier de batterie, le noyau ou la borne conductrice a une erreur de dimension. Par exemple, si le boîtier de batterie est trop court ou si le 15 noyau est trop haut, le noyau ne peut pas être scellé hermétiquement dans le boîtier de batterie, ou, si l'ensemble d'électrodes est trop court, il en résultera qu'une extrémité seulement de l'ensemble d'électrodes peut être fixée au boîtier de batterie, et que l'autre extrémité 20 de l'ensemble d'électrodes sera trop courte pour atteindre le boîtier de batterie, ne pouvant donc pas être fixée. Il est connu a partir des explications mentionnées ci-dessus que la demande antérieure permet de simplifier le procédé de connexion électrique des 25 conducteurs de l'ensemble d'électrodes. Cependant, la taille des composants de l'ensemble d'électrodes doit être contrôlée de façon précise, car sinon l'ensemble d'électrodes ne peut pas être assemblé. La présente invention a pour but de diminuer 30 et/ou de pallier les inconvénients décrits ci-dessus. L'objectif principal de la présente invention est de proposer une structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium. Un élément de connexion 2906650 3 sert de connexion conductrice de l'électricité pour connecter les pièces de compression conductrices à la borne conductrice positive ou à la borne conductrice négative, et l'élément de connexion est une structure flexible incurvée. 5 Par de telles dispositions, même s'il y a une erreur de dimension dans le noyau ou dans le boîtier, elle peut être surmontée par la déformation de l'élément de connexion, et ainsi la batterie peut être assemblée avec succès. La présente invention a donc pour objet une 10 structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium, caractérisée par le fait qu'elle est disposée dans un boîtier de la batterie et connectée électriquement à des bornes positive et négative de la batterie par deux éléments de connexion, ladite structure de noyau 15 comprenant : û un noyau disposé dans le boîtier ; û un ensemble d'électrodes comprenant au moins une couche positive, une couche de séparation et une couche négative, dans lequel la couche positive, la 20 couche de séparation et la couche négative sont superposées les unes sur les autres et sont enroulées autour du noyau, une zone non revêtue est formée sur un côté de la couche positive pour une utilisation comme zone conductrice positive, et la couche négative 25 comporte, sur autre un côté de celle-ci opposé à la couche positive, une zone non revêtue pour une utilisation comme zone conductrice négative, les zones conductrices positive et négative font saillie hors des deux côtés respectifs de l'ensemble d'électrodes ; 30 û deux ensembles de fixation conducteurs, chacun comprenant au moins un élément de fixation et au moins une pièce de compression conductrice, dans lesquels la pièce de compression conductrice est disposée à 2906650 4 l'extérieur de la zone conductrice positive ou de la zone conductrice négative, la pièce de compression conductrice est fixée sur le noyau par l'introduction de l'élément de fixation à travers le trou traversant 5 de la pièce de compression conductrice, de telle sorte que la pièce de compression conductrice est fermement pressée contre la zone conductrice positive ou la zone conductrice négative, et la zone conductrice positive ou la zone conductrice négative est maintenue en 10 contact électrique serré avec la pièce de compression conductrice, les ensembles de fixation conducteurs sont initialement connectés aux éléments de connexion et ensuite connectés électriquement à la borne conductrice positive ou à la borne conductrice 15 négative. Les éléments de connexion conducteurs peuvent être un câble flexible. Deux pièces de compression conductrices peuvent être disposées à l'extérieur de la zone conductrice 20 positive ou de la zone conductrice négative, et les pièces de compression conductrices peuvent être fermement pressées contre la zone conductrice positive ou la zone conductrice négative à partir des deux côtés par l'introduction de l'élément de fixation à travers l'une des pièces de 25 compression conductrices, le noyau, et une autre pièce de compression conductrice, respectivement, et la zone conductrice positive ou la zone conductrice négative peut être maintenue en contact électrique serré avec les pièces de compression conductrices. 30 L'une et l'autre des extrémités du noyau peuvent être recouvertes par un manchon conducteur, lorsque la pièce de compression conductrice est pressée contre la zone conductrice positive ou la zone conductrice négative, le 2906650 5 manchon conducteur étant apte à améliorer la connexion électrique entre les surfaces de compression de la zone conductrice positive et de la zone conductrice négative. Pour mieux illustrer l'objet de la présente 5 invention, on va maintenant en décrire un mode de réalisation particulier avec référence aux dessins annexés. Sur les dessins : 10 la Figure 1 est une vue éclatée d'une structure de noyau classique pour une batterie secondaire au lithium divulguée dans la demande de brevet américain US n 11/455119 ; 15 la Figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la structure de noyau classique pour une batterie secondaire au lithium divulguée dans la demande de brevet américain US n 11/455119 ; 20 la Figure 3 est une vue en perspective montrant une structure de noyau pour une batterie secondaire au lithium conforme à la présente invention ; la Figure 4 est une vue éclatée montrant la structure 25 de noyau pour une batterie secondaire au lithium conforme à la présente invention ; la Figure 5 est une vue agrandie montrant une partie de la structure de noyau pour une batterie secondaire 30 au lithium conforme à la présente invention ; 10 15 2906650 6 - la Figure 6 est une vue en coupe conformément à la présente invention, montrant l'intérieur du boîtier de batterie ; et 5 - la Figure 7 est une vue en coupe conformément à la présente invention, montrant l'intérieur du boîtier de batterie, dans lequel la structure de noyau est en outre dotée d'un manchon conducteur. La présente invention ressortira davantage à la lecture de la description suivante considérée conjointement avec les dessins annexés, qui montrent, dans un but uniquement illustratif, le mode de réalisation préféré conforme à la présente invention. Si l'on se réfère aux Figures 3 à 6, on peut voir qu'une structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium conforme à la présente invention est représentée et comprend : un noyau, un ensemble d'électrodes et deux ensembles de fixation conducteurs. 20 L'ensemble de noyau est disposé dans un boîtier 20 et est connecté électriquement aux bornes conductrices positive et négative sur les capuchons du boîtier 20 par deux éléments de connexion conducteurs. Le noyau 30 est disposé dans le boîtier 20. 25 L'ensemble d'électrodes 40 comprend au moins une couche positive 41, une couche de séparation 42 et une couche négative 43 qui sont superposées les unes aux autres, et ensuite s'enroulent autour du noyau 30. Les surfaces des couches d'électrodes positive et négative 41, 30 43 sont revêtues respectivement par une matière d'électrode positive et une matière d'électrode négative. La couche de séparation 42 est située entre les couches d'électrodes positive et négative 41, 43. Une zone non revêtue est 2906650 7 formée sur un côté de la couche positive 41 pour une utilisation comme zone conductrice positive 411, et la couche négative 42 comporte, sur un autre côté de celle-ci opposé à la couche positive 41, une zone non revêtue pour 5 une utilisation comme zone conductrice négative 431. Les zones conductrices positive et négative 411 et 431 font saillie hors des deux côtés de l'ensemble de la couche positive 41, de la couche de séparation 43 et de la couche négative 42. Après que l'ensemble d'électrodes 40 est 10 formé par l'enroulement de la couche positive 41, de la couche de séparation 42 et de la couche négative 43 autour du noyau 30, les zones conductrices positive et négative 411 et 431 font saillie hors des deux extrémités de l'ensemble d'électrodes 40. 15 Chacun des ensembles de fixation conducteurs 50 comprend un élément de fixation 51 et deux pièces de compression conductrices 52. Chaque pièce de compression conductrice 52 comporte un trou traversant 521 et est disposée à l'extérieur de la zone conductrice positive 411 20 ou de la zone conductrice négative 431. L'élément de fixation peut être un boulon et est introduit à travers le trou traversant 521 de l'une des pièces de compression conductrices 52, le noyau 30, et le trou traversant 521a d'une autre pièce de compression conductrice 52a, puis est 25 fixé à celle-ci par un écrou, de telle sorte que les deux pièces de compression conductrices 52, 52a sont fixées sur le noyau 30 et sont fermement pressées contre la zone conductrice positive 411 ou la zone conductrice négative 431, et la zone conductrice positive 411 ou la zone 30 conductrice négative 431 sont maintenues en contact électrique serré avec les pièces de compression conductrices 52, 52a. 2906650 8 Chacun des éléments de connexion 60 est conducteur et flexible et a une extrémité connectée électriquement aux pièces de compression conductrices 52, 52a de l'ensemble d'électrodes 40 ou au noyau 30 et a une 5 autre extrémité connectée électriquement à la borne conductrice positive 21 ou à la borne conductrice négative 22. La structure de noyau et la relation de disposition des composants de celle-ci sont mentionnées ci- 10 dessus. La présente invention vise à améliorer encore l'agencement de la structure de noyau et à utiliser l'élément de connexion en tant que connexion conductrice de l'électricité pour connecter les pièces de compression conductrices à la borne conductrice positive ou à la borne 15 conductrice négative, et l'élément de connexion est une structure flexible incurvée. Par de telles dispositions, même s'il y a une erreur de dimension dans le noyau ou dans le boîtier, elle peut être surmontée par la déformation de l'élément de connexion, et ainsi la batterie peut être 20 assemblée avec succès. En se référant à nouveau aux Figures 3 à 6, on peut voir que les éléments de connexion 60 servent de connexion électrique conductrice entre le noyau et la borne conductrice positive 21 ou la borne conductrice négative 25 22. Etant donné que chacun des éléments de connexion 60 est flexible, il peut être déformé ou allongé dans une certaine mesure. Par conséquent, même s'il y a une erreur de dimension dans le noyau ou le boîtier 20, elle peut être surmontée par la déformation de l'élément de connexion 60, 30 et ainsi le noyau et le boîtier 20 peuvent être assemblés avec succès. Il est à noter que l'agencement de la présente invention rend la structure de noyau très simple, et que 2906650 9 l'ensemble d'électrodes est connecté à la borne conductrice positive 21 et à la borne conductrice négative 22 directement par les pièces de compression conductrices 52 et les éléments de connexion 60. Etant donné que le nombre 5 d'éléments de connexion et de pièces de compression conductrices 52 est très faible, ceci contribue à une réduction de la résistance de la batterie. Comme représenté sur la Figure 7, l'une et l'autre des extrémités du noyau 30 peuvent être recouvertes 10 par un manchon conducteur 70, lorsque les pièces de compression conductrices 52 sont pressées contre les zones conductrices positive et négative 411, 431, le manchon conducteur 70 peut améliorer la connexion électrique entre les surfaces de compression des zones conductrices positive 15 et négative 411, 431, permettant ainsi d'augmenter le trajet du courant dans le procédé de charge et de décharge de la batterie, et de réduire la résistance de la batterie. Il est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui vient d'être décrit a été donné à 20 titre indicatif et non limitatif et que des modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - Structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium, caractérisée par le fait qu'elle est disposée dans un boîtier (20) de la batterie et connectée électriquement à des bornes positive et négative (21, 22) de la batterie par deux éléments de connexion (60), ladite structure de noyau comprenant : - un noyau (30) disposé dans le boîtier (20) ; - un ensemble d'électrodes (40) comprenant au moins une couche positive (41), une couche de séparation (42) et une couche négative (43), dans lequel la couche positive (41), la couche de séparation (42) et la couche négative (43) sont superposées les unes sur les autres et sont enroulées autour du noyau (30), une zone non revêtue est formée sur un côté de la couche positive (41) pour une utilisation comme zone conductrice positive (411), et la couche négative (43) comporte, sur un autre côté de celle-ci opposé à la couche positive (41), une zone non revêtue pour une utilisation comme zone conductrice négative (431), les zones conductrices positive et négative (411, 431) font saillie hors des deux côtés respectifs de l'ensemble d'électrodes (40) ; - deux ensembles de fixation conducteurs (50), chacun comprenant au moins un élément de fixation (51) et au moins une pièce de compression conductrice (52), dans lesquels la pièce de compression conductrice (52) est disposée à l'extérieur de la zone conductrice positive (411) ou de la zone conductrice négative (431), la pièce de compression conductrice (52) est fixée sur le noyau (30) par l'introduction de l'élément de fixation (51) à travers le trou traversant (521) de la pièce de 2906650 11 compression conductrice (52), de telle sorte que la pièce de compression conductrice (52) est fermement pressée contre la zone conductrice positive (411) ou la zone conductrice négative (431), et la zone 5 conductrice positive (411) ou la zone conductrice négative (431) est maintenue en contact électrique serré avec la pièce de compression conductrice (52), les ensembles de fixation conducteurs (50) sont initialement connectés aux éléments de connexion (60) 10 et ensuite connectés électriquement à la borne conductrice positive (21) ou à la borne conductrice négative (22). 2 - Structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium, selon la revendication 1, 15 caractérisée par le fait que les éléments de connexion conducteurs (60) sont un câble flexible. 3 - Structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que deux pièces de compression 20 conductrices (52) sont disposées à l'extérieur de la zone conductrice positive (411) ou de la zone conductrice négative (431), et les pièces de compression conductrices (52 ; 52a) sont fermement pressées contre la zone conductrice positive (411) ou la zone conductrice négative 25 (431) à partir des deux côtés par l'introduction de l'élément de fixation (51) à travers l'une des pièces de compression conductrices (52), le noyau (30), et une autre pièce de compression conductrice (52a), respectivement, et la zone conductrice positive (411) ou la zone conductrice 30 négative (431) est maintenue en contact électrique serré avec les pièces de compression conductrices (52 ; 52a). 4 - Structure de noyau pour une batterie secondaire circulaire au lithium, selon la revendication 1, 2906650 12 caractérisée par le fait que l'une et l'autre des extrémités du noyau (30) sont recouvertes par un manchon conducteur (70), lorsque la pièce de compression conductrice (52) est pressée contre la zone conductrice 5 positive (411) ou la zone conductrice négative (431), le manchon conducteur (70) étant apte à améliorer la connexion électrique entre les surfaces de compression de la zone conductrice positive (411) et de la zone conductrice négative (431).