Brevet FR3145838A1 — publié le 20240816

Cellule électrochimique (10) pourvue d’une enveloppe isolante (70) enfermant une électrode positive (30) en liaison électrique avec un collecteur de courant positif (20), une électrode négative (50) en liaison électrique avec un collecteur de courant négatif (60), les électrodes positive (30) et négative (50) étant séparées par un séparateur d’électrodes (40) placé entre elles. La cellule électrochimique (10) forme un fil entouré par une couche isolante extérieure (70). Figure 2 BATTERIE ELECTROCHIMIQUE A ELECTRODES FILAIRES L’invention est relative à un nouveau type de batteries pouvant équiper tous types d’appareils électriques, et en particulier, les véhicules électriques ou hybrides. L’invention est plus particulièrement relative à une cellule électrochimique composante de ladite batterie. Art antérieur La illustre schématiquement les agencements des batteries électrochimiques connus de l’art antérieur. Les véhicules électriques, ou hybrides, sont équipés de batteries motrices, elles-mêmes comprenant des cellules électrochimiques, pour alimenter un moteur électrique. Les cellules électrochimiques comprennent toutes une enveloppe à l’intérieur de laquelle sont agencées deux électrodes : une électrode positive 5 et une électrode négative 6 ( ). Celles-ci sont respectivement en liaison avec une borne électrique positive et une borne électrique négative toutes deux accessibles de l’extérieur de l’enveloppe. Quatre types d’agencements d’électrodes sont connus de l’homme du métier. L’agencement par empilement en couches simples 1, l’agencement par empilement en ‘Z’ 2, l’agencement par enroulement cylindrique circulaire 3 et l’agencement par enroulement prismatique 4. L’électrode positive 7 et l’électrode négative 5 sont toujours séparées par un isolant électrique 6. Chaque agencement correspond principalement à un type d’enveloppe. L’agencement par empilement en couches simples 1 consiste à placer des couches planes alternativement électrode positive 7, isolant 6, électrode négative 5 et à relier électriquement les couches d’électrode positive 7 ensemble et les couches d’électrode négative 5 ensemble. L’agencement par empilement en « Z » 2 ne se différencie de l’empilement en couches simples que par l’isolant 6 qui est une bande continue alternativement agencée entre les couches d’électrode positive 7 et d’électrode négative 5. Dans l’agencement par enroulement cylindrique circulaire 3, l’électrode positive 7, l’électrode négative 5 et l’isolant 6 sont tous trois en bandes placées les unes contre les autres, elles sont enroulées ensemble autour d’un axe commun de sorte à former un cylindre circulaire. L’agencement par enroulement prismatique 4 ne diffère de l’enroulement circulaire 3 que de par la forme finale de l’enroulement qui n’est pas circulaire. La montre un enroulement prismatique 4 oblong mais d’autres formes peuvent être choisies en fonction de la forme de l’enveloppe. L’un des problèmes connus de ces agencements est qu’ils présentent tous une inhomogénéité thermique. Les empilements ou enroulements constituent une hiérarchie de couches, le milieu étant moins bien pas refroidit que l’extérieur. Ceci est d’autant plus important que l’on cherche à produire des batteries toujours plus grandes telles que dans l’automobile électrique ou hybride. Il est également connu que la température cause une dégradation accélérée des batteries et que la différence de température accentue cette dégradation. L’estimation de l’état réel de la batterie est alors erronée et peut conduire à un emballement thermique ou à un court-circuit dangereux. La présente invention vise à résoudre le problème ci-dessus énoncé en proposant une cellule électrochimique comportant une enveloppe isolante enfermant une première électrode en liaison électrique avec un premier collecteur de courant lui correspondant, et une deuxième électrode en liaison électrique avec un deuxième collecteur de courant lui correspondant, les première et deuxième électrodes étant de polarité différentes et étant séparées par un séparateur d’électrodes placé entre elles. Avantageusement, la cellule électrochimique forme un fil entouré par une couche isolante extérieure, le fil étant souple. Plus particulièrement, l’agencement des électrodes, collecteurs de courants et séparateur d’électrodes et d’isolant est concentrique. Au centre de l’agencement concentrique se trouve le premier collecteur de courant, puis l’entourant la première électrode, puis le séparateur d’électrodes, puis la deuxième électrode, puis le deuxième collecteur de courant, correspondant à la deuxième électrode, puis la couche isolante. Dans une variante, la cellule électrochimique comprend plusieurs électrodes de même polarité, deux électrodes de même polarité étant séparées par un collecteur de courant et, deux électrodes de polarités différentes étant séparées par un séparateur d’électrodes. L’invention est également relative à une batterie électrique comprenant plusieurs cellules électrochimiques telles que décrites par avant. Deux au moins d’entre ces cellules électrochimiques sont électriquement connectées en série ou en parallèle. La batterie électrique a ses cellules électrochimiques arrangées selon au moins une des façons suivantes : tressées, tissées, alignées, étalées, enroulées en spirale ou en bobine. L’invention est également relative à un appareil électrique comprenant au moins une batterie électrique telle que décrite par avant. L’invention est également relative à un véhicule comportant une batterie électrique telle que précédemment décrite. Brève description des figures L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs et, sur la base des figures annexées. illustre schématiquement l’agencement des électrodes connus de l’art antérieur. illustre schématiquement une cellule électrochimique filaire selon l’invention. illustre schématiquement une autre cellule électrochimique filaire selon l’invention. illustre schématiquement une batterie électrique tissée selon l’invention. Mode de réalisation L’invention proposée est une cellule électrochimique filaire 10 dont la illustre un premier exemple en coupe et en perspective. La cellule électrochimique filaire 10 comprend un assemblage concentrique d’une première électrode et d’une deuxième électrode, ces électrodes étant de polarité différente de sorte à avoir une électrode positive 30 et une électrode négative 50, deux collecteurs de courant, un collecteur de courant positif 20 souvent réalisé à base d’aluminium et un collecteur de courant négatif 60 souvent réalisé à base de cuivre et, un séparateur d’électrodes 40 agencé entre les électrodes 30, 50. La couche la plus extérieur de la cellule électrochimique filaire 10 est un isolant électrique 70 qui enrobe et isole toutes les autres couches. Plus précisément, du centre vers la périphérie de l’assemblage, se trouvent le collecteur de courant positif 20 puis l’électrode positive 30 l’entoure, le séparateur d’électrodes 40 puis l’électrode négative 50 et enfin, le collecteur de courant négatif 60 et l’isolant électrique 70. La cellule électrochimique filaire 10 ainsi formée peut ne mesurer que quelques dixièmes de millimètre de diamètre, elle est souple et peut se travailler comme le sont normalement les fils. La cellule électrochimique 10 symétrique, qui du centre vers l’extérieur, a le collecteur de courant négatif 60, l’électrode négative 50, le séparateur d’électrodes 40, l’électrode positive 30, le collecteur de courant positif 20 et l’isolant électrique 70 n’est pas représentée mais s’illustre avec la . La présente une cellule filaire 10 n’ayant qu’une électrode positive 30 et qu’une électrode négative 50. La présente en coupe, une alternative dans laquelle la cellule filaire 10 comprends plusieurs électrodes de chaque polarité. Les mêmes références numériques sont utilisées pour désigner des composants similaires. Ainsi, la cellule électrochimique filaire 10 de la a également un assemblage concentrique et, du centre vers l’extérieure se trouvent un premier collecteur de courant positif 20, une première électrode positive 30, un premier séparateur d’électrode 40, une première électrode négative 50, un premier collecteur de courant négatif 60, tout de suite entouré par une deuxième électrode négative 50 puis par un deuxième séparateur d’électrodes 40 et, enfin une deuxième électrode positive 30 et un deuxième collecteur de courant positif 20. L’ensemble est toujours enrobé dans la couche d’isolant électrique 70. Ici encore n’est pas représentés la variante symétrique dans laquelle les électrodes sont inversées par rapport au paragraphe précédent, au centre se trouvant un collecteur de courant négatif 60 et, à l’extérieur sous l’isolant 70, un autre collecteur de courant négatif 60. La représente une cellule filaire ayant deux électrodes 30, 50 de chaque polarité. D’autre variante à trois voire encore plus d’électrodes est possible. La cellule électrochimique filaire 10 multi-électrodes de la est toujours souple, quelle que soit son agencement et son nombre d’électrodes, et cette cellule électrochimique filaire 10 multi-électrode se travaille à l’instar des autres fils. Les cellules électrochimiques filaires 10 sont utilisées pour fabriquer des batteries électrochimiques 200. Connectées électriquement en série ou en parallèle selon le but recherché, ces cellules électrochimiques filaires 10 peuvent être tissées, comme l’exemple de la , elles peuvent être tressées, les fils peuvent être simplement alignés ou enroulés en bobine, ou en spirale tel un ressort, la forme finale de la batterie dépendant de l’utilisation envisagée. La batterie électrochimique 200 de la a la forme d’un tissage dans lequel des cellules électrochimiques 10 forment la chaine du tissue et, un conduit de refroidissement 100 forme la trame. Avantageusement, la conception des cellules électrochimiques filaire 10 résout non seulement les problèmes d’échauffement de l’art antérieur, que la batterie finale 200 ait ou non un conduit de refroidissement 100 mais, en plus cette conception permet de réaliser des batteries ayant les formes les plus variées, pour tous les appareils électriques et de concevoir lesdites batteries en fonction de l’usage visé. Références utilisées 1 art antérieur - empilement en couches simples 2 art antérieur - empilement en "Z" 3 art antérieur - enroulement circulaire 4 art antérieur - enroulement prismatique 5 art antérieur – électrode positive 6 art antérieur – électrode négative 7 art antérieur - isolant électrique 10 cellule électrochimique filaire 20 collecteur de courant positif 30 électrode positive 40 séparateur d'électrodes 50 électrode négative 60 collecteur de courant négatif 70 isolant 100 conduit de refroidissement 200 batterie électrique Cellule électrochimique (10) comportant une enveloppe isolante (70) enfermant une première électrode (30) en liaison électrique avec un premier collecteur de courant (20) lui correspondant, et une deuxième électrode (50) en liaison électrique avec un deuxième collecteur de courant (60) lui correspondant, les première et deuxième électrodes (30, 50) étant de polarité différente et étant séparées par un séparateur d’électrodes (40) placé entre elles, caractérisée en ce que la cellule électrochimique (10) forme un fil entouré par une couche isolante extérieure (70). Cellule électrochimique (10) selon la revendication 1 caractérisée en ce que le fil est souple. Cellule électrochimique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisée en ce que l’agencement des électrodes (30, 50), collecteurs de courants (20, 60) et séparateur d’électrodes (40) et d’isolant (70) est concentrique. Cellule électrochimique (10) selon la revendication 3 caractérisée en ce qu’au centre de l’agencement concentrique se trouve le premier collecteur de courant (20, 60), puis l’entourant la première électrode (30, 50), puis le séparateur d’électrodes (40), puis la deuxième électrode (30, 50), puis le deuxième collecteur de courant (20, 60) correspondant à la deuxième électrode (30, 50) puis la couche isolante (70). Cellule électrochimique (10) selon la revendication 4 caractérisée en ce que la cellule électrochimique (10) comprend plusieurs électrodes (30, 50) de même polarité, deux électrodes de même polarité étant séparées par un collecteur de courant (20, 60) et deux électrodes de polarité différente étant séparées par un séparateur d’électrodes (40). Batterie électrique (200) caractérisée en ce qu’elle comprend plusieurs cellules électrochimiques (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 deux au moins d’entre ces cellules électrochimiques (10) étant connectées électriquement en série. Batterie électrique (200) caractérisée en ce qu’elle comprend plusieurs cellules électrochimiques (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 deux au moins de ces cellules électrochimiques (10) étant connectées électriquement en parallèle. Batterie électrique (200) selon une quelconque des revendications 6 ou 7 caractérisée en ce que ses cellules électrochimiques (10) sont arrangées selon au moins une des façons suivantes : tressées, tissées, alignées, enroulée en spirale ou en bobine. Appareil électrique comprenant au moins une batterie électrique (200) selon une quelconque des revendications 6, 7 ou 8. Véhicule comportant une batterie électrique (200) selon la revendication 8.