Brevet FR3161808A1 — publié le 20251031

Cette invention concerne une cellule (1) électrique pour véhicule à propulsion électrique, ladite cellule (1) comprenant : - un boîtier (3) définissant un volume (4) intérieur contenant un électrolyte, et - au moins un empilement d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes séparées les unes des autres par un fim séparateur poreux, ledit au moins un empilement d’électrodes étant agencé dans le boîtier (3), la cellule (1) comprenant un dispositif (2) de dégazage agencé sur le boîtier (3), ledit dispositif (2) de dégazage comprenant : - une première membrane poreuse située du côté du volume (4) intérieur du boîtier (3), et - une deuxième membrane (6) poreuse distincte de la première membrane et agencée en regard de la première membrane , lesdites première membrane et deuxième membrane (6) étant agencées à distance l’une de l’autre. Figure pour l'abrégé : Figure 1 Cellule de batterie munie d’un dispositif de dégazage Domaine technique de l'invention L’invention concerne le domaine des batteries électriques métal-ion rechargeables pour véhicule automobile électrique. En particulier l’invention concerne une cellule de batterie métal-ion comprenant un dispositif de dégazage individuel ayant au moins une membrane flexible et perméable aux gaz. Arrière-plan technique Une cellule de batterie électrique comprend un empilement d’électrodes de polarité opposée séparées les unes des autres par un film séparateur poreux. La cellule de batterie contient un électrolyte liquide. Les cellules dites, prismatiques ou cylindriques, comportent typiquement un boîtier rigide dans lequel, est agencé l’empilement d’électrodes et qui contient, entre autres, l’électrolyte. Un problème connu lié au fonctionnement d’une cellule de batterie est la génération de gaz à l’intérieur du boîtier. Ceci, peut survenir en situation normale d’utilisation ou encore en cas d’emballement thermique de la cellule. Il existe de nombreux dispositifs de dégazage. Ces dispositifs permettent d’éviter que la pression à l’intérieur du boîtier de la cellule ne dépasse une valeur prédéterminée, susceptible d’endommager la cellule. Ces dispositifs de dégazage permettent ainsi d’évacuer un trop-plein de gaz généré pendant l’utilisation de la cellule. Dans le cas où la pression dans le boîtier venait à atteindre une valeur trop élevée, le dispositif de dégazage se rompt par sécurité, rendant alors la cellule inopérante. Il a été constaté que ces dispositifs de dégazage ont tendance à se rompre fréquemment, ce qui rend la cellule, voire le module comprenant une pluralité de cellule, inutilisables. Le véhicule automobile voit alors ses performances grevées, voire dans le pire des cas, devient inutilisable. Ces dispositifs de dégazage demeurent ainsi perfectibles pour améliorer la fiabilité des cellules tout en conservant un niveau de sécurité acceptable pour l’utilisateur final. A cet effet, il est proposé en premier lieu une cellule électrique pour véhicule à propulsion électrique, ladite cellule comprenant : - un boîtier définissant un volume intérieur contenant un électrolyte, et - au moins un empilement d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes séparées les unes des autres par un fim séparateur poreux, ledit au moins un empilement d’électrodes étant agencé dans le boîtier, la cellule comprenant un dispositif de dégazage agencé sur le boîtier, ledit dispositif de dégazage comprenant : - une première membrane poreuse située du côté du volume intérieur du boîtier, et - une deuxième membrane poreuse distincte de la première membrane et agencée en regard de la première membrane, lesdites première membrane et deuxième membrane étant agencées à distance l’une de l’autre. En raison de la position de la première membrane, celle-ci est fréquemment sollicitée mécaniquement, la pression à l’intérieur du boîtier fluctuant continuellement. Ces sollicitations mécaniques affaiblissent la première membrane. En cas de rupture de la première membrane, le dispositif de dégazage demeure fonctionnel, puisque la deuxième membrane elle n’a pas été sollicitée. Le dispositif de dégazage est ainsi plus robuste, permettant d’augmenter la durée de vie de la cellule, et ceci sans danger pour l’utilisateur final. Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison : - la première membrane flexible ; - la deuxième membrane est flexible ; - la première membrane et la deuxième membrane sont distantes l’une de l’autre d’une distance comprise entre 1 millimètre et 3 millimètres, ladite distance de séparation étant mesurée selon un axe sensiblement perpendiculaire à une paroi du boîtier sur laquelle le dispositif de dégazage est agencé ; - la première membrane présente une première porosité et la deuxième membrane présente une deuxième porosité, cellule dans laquelle, la première porosité est différente de la deuxième porosité ; - le dispositif de dégazage est agencé sur un couvercle rapporté du boîtier, ledit couvercle comprenant une face intérieure située du côté du volume intérieur et une face extérieure opposée à la face intérieure ; - la première membrane est agencée affleurante à la face intérieure et la deuxième membrane est agencée affleurante à la face extérieure ; - le dispositif de dégazage comprend un châssis sur lequel sont solidarisées la première membrane et la deuxième membrane ; - le dispositif de dégazage comprend un châssis comportant : - une platine intérieure sur laquelle la première membrane est fixée, - une platine extérieure sur laquelle la deuxième membrane est fixée, - une paroi de jonction reliant la platine intérieure à la platine extérieure, cellule dans laquelle, la platine intérieure et la platine extérieure sont sensiblement parallèles entre elles et s’étendent sensiblement dans un plan du couvercle de la cellule ; - le châssis comprend un orifice débouchant sur le volume intérieur, ledit orifice étant recouvert par la première membrane et la deuxième membrane, ledit orifice présentant une aire comprise entre 10% et 30% d’une aire du couvercle de la cellule ; - le dispositif de dégazage comporte un volume tampon délimité par le châssis, la première membrane et la deuxième membrane, ledit volume tampon étant inférieure ou égal à 5% d’un volume total de la cellule, ledit volume total étant déterminé comme le volume de l’ensemble comprenant le boîtier et le couvercle monté sur ledit boîtier ; la cellule est de type prismatique. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : FIG. 1 la FIG. 1 est une vue en perspective d’une cellule comprenant un dispositif de dégazage selon l’invention ; FIG. 2 la FIG. 2 est une vue éclatée du dispositif de dégazage de la FIG. 1 ; FIG. 3 la FIG. 3 est une vue en coupe de la FIG. 1 selon le plan de coupe III-III. Description détaillée de l'invention Sur la FIG. 1 , est représentée une cellule 1 de batterie électrique pour véhicule à propulsion électrique. La cellule 1 comprend un dispositif 2 de dégazage. Avantageusement, la cellule 1 comprend un boîtier 3 prismatique. Par prismatique on entend que le boîtier 3 est rigide et présente une forme rappelant sensiblement celle d’un parallélépipède rectangle. Le boîtier 3 comprend une ouverture donnant sur un volume 4 intérieur, ouverture par laquelle, est inséré un empilement d’électrodes. L’empilement d’électrodes comprend une succession d’électrodes séparées les unes des autres par un film séparateur poreux. La cellule 1 comprend, entre autres, un électrolyte agencé dans le boîtier 3. Dans ce qui suit, l’invention sera décrite dans un état de repos. Par « repos », il est entendu que la pression à l’intérieur du boîtier 3 est inférieure à une valeur prédéterminée de déformation du dispositif 2 de dégazage. Le dispositif 2 de dégazage est agencé sur le boîtier 3 de la cellule 1. En référence à la FIG. 2 le dispositif 2 de dégazage comprend : - une première membrane 5 poreuse située du côté du volume 4 intérieur de la cellule 1, et - une deuxième membrane 6 poreuse distincte de la première membrane 5 et agencée en regard de la première membrane 5. Ainsi qu’on peut le voir sur les dessins, la première membrane 5 et la deuxième membrane 6 sont agencées à distance l’une de l’autre. En raison de la position de la première membrane 5, celle-ci est fréquemment sollicitée mécaniquement, la pression à l’intérieur du boîtier 3 fluctuant continuellement. Ces sollicitations mécaniques affaiblissent la première membrane 5. En cas de rupture de la première membrane 5, le dispositif 2 de dégazage demeure fonctionnel, puisque la deuxième membrane 6 elle n’a pas été sollicitée. Le dispositif 2 de dégazage est ainsi plus robuste, permettant d’augmenter la durée de vie de la cellule 1, et ceci sans danger pour l’utilisateur final. Avantageusement, la première membrane 5 est flexible. Ainsi celle-ci se déforme sous l’effet de variation de pression à l’intérieur du boîtier 3. En cas de surpression dans le boîtier 3, la première membrane 5 se déforme tandis que la deuxième membrane 6 ne se déforme pas ou peu. Le caractère déformable de la première membrane 5 rend le dispositif 2 de dégazage plus robuste car celle-ci est ainsi moins susceptible de casser sous l’effet de la pression dans le boîtier 3. Avantageusement, la deuxième membrane 6 est flexible. Ainsi celle-ci se déforme sous l’effet de variation de pression. La deuxième membrane 6 a tendance à se déformer lorsque la première membrane 5 est rompue et que la deuxième membrane 6 se retrouve en contact direct avec le volume 4 intérieur du boîtier 3. Le caractère déformable de la deuxième membrane 6 rend le dispositif 2 de dégazage plus robuste car celle-ci est ainsi moins susceptible de casser sous l’effet de la pression dans le boîtier 3. Avantageusement la première membrane 5 et la deuxième membrane 6 sont distantes l’une de l’autre d’une distance 7 de séparation comprise entre 1 millimètre et 3 millimètres. La distance 7 de séparation est mesurée selon un axe sensiblement perpendiculaire à une paroi du boîtier 3 sur laquelle le dispositif 2 de dégazage est agencé. Cette distance 7 de séparation permet de créer un volume 8 tampon entre la première membrane 5 et la deuxième membrane 6. Le volume 8 tampon permet d’éviter que la première membrane 5 ne vienne en contact direct de la deuxième membrane 6 sous l’effet de variations de pression à l’intérieur du boîtier 3. Un contact entre la première membrane 5 et la deuxième membrane 6 est susceptible de les endommager. Avantageusement, la première membrane 5 est perméable aux gaz et présente une première porosité. La deuxième membrane 6 est perméable aux gaz et présente une deuxième porosité différente de la première porosité. La porosité des membranes sont différentes selon leur position, à savoir en contact direct avec le volume 4 intérieur ou en contact avec l’atmosphère extérieur. Une porosité différente permet de gérer les spécificités du milieu avec lequel la membrane concernée est en contact direct. Ainsi la gestion du dégazage est optimisée. Avantageusement, la première porosité est supérieure à la deuxième porosité. La porosité se définit comme étant le rapport entre le volume des vides d’un matériau donné avec le volume dudit matériau. Le dégazage est ainsi optimisé. Une première porosité supérieure la deuxième porosité permet avantageusement de protéger le volume 4 intérieur des risques de contaminations provenant de l’atmosphère extérieure à la cellule 1 tout en évitant que du liquide présent dans le volume 4 intérieur ne s’échappe de la cellule 1. La cellule 1 comprend un couvercle 11, rapporté et monté sur le boîtier 3. Le couvercle 11 comprend une face 12 intérieure située du côté du volume 4 intérieur et une face 13 extérieure opposée à la face 12 intérieure, et en contact avec l’atmosphère extérieure à la cellule 1. Avantageusement, le dispositif 2 de dégazage est agencé sur le couvercle 11. En positionnant ainsi le dispositif 2 de dégazage sur le couvercle 11, la fabrication de cellule 1 est facilitée. En effet, les dimensions du couvercle 11 sont inférieures à celles du boîtier 3, ce qui rend les opérations de manutention et de perçage plus aisée. Un autre avantage d’une telle architecture réside dans le fait que le couvercle 11 présente une épaisseur plus importante que le reste du boîtier 3, il est ainsi plus aisé d’agencer le dispositif 2 de dégazage sur le couvercle 11. Avantageusement, la première membrane 5 affleure la face 12 intérieure et la deuxième membrane 6 affleure la face 13 extérieure. La distance 7 de séparation entre la première membrane 5 et la deuxième membrane 6 est maximisée augmentant ainsi le volume 8 tampon. Le dispositif 2 de dégazage est ainsi rendu plus robuste. En référence aux dessins, le dispositif comprend avantageusement un châssis 14. La première membrane 5 est la deuxième membrane 6 sont chacune solidaires du châssis 14. Une telle architecture permet de fabriquer le dispositif 2 de dégazage indépendamment de la cellule 1 pour être ultérieurement assemblé à la cellule 1 et plus précisément au couvercle 11. La fabrication de la cellule 1 est ainsi facilitée. Ainsi que précédemment évoqué, le dispositif 2 de dégazage comprend un châssis 14. Comme on peut le voir sur la FIG. 3 , Le châssis 14 comprend avantageusement une platine 15 intérieure sur laquelle la première membrane 5 est fixée et une platine 16 extérieure sur laquelle la deuxième membrane 6 est fixée. Le châssis 14 comprend aussi une paroi 17 de jonction reliant la platine 15 intérieure à la platine 16 extérieure. La platine 15 intérieure et la platine 16 extérieure son sensiblement parallèles entre elles. De plus, la platine 15 intérieure et la platine 16 extérieure s’étendent sensiblement dans un plan du couvercle 11. Une telle architecture permet d’obtenir un dispositif 2 de dégazage à la fois robuste et facile à fabriquer. De plus, en s’étendant dans un plan du couvercle 11, la fixation des platines 15,16 au couvercle 11 est facilitée et rendue plus robuste. Avantageusement, le châssis 14 comprend un orifice 18. L’orifice 18 débouche d’une part le volume 4 intérieur et d’autre part sur l’atmosphère extérieur à la cellule 1. L’orifice 18 est recouvert par la première membrane 5 et la deuxième membrane 6. L’orifice 18 présente une aire comprise entre 10% et 30% d’une aire du couvercle 11 de la cellule 1. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, l’orifice 18 est délimité par la platine 15 intérieure. Dans un mode de réalisation préféré l’aire de l’ouverture est sensiblement égale à 15% de l’aire du couvercle 11 de la cellule 1. De telles proportions permettent d’assurer une sécurité optimale avec un dispositif 2 de dégazage robuste ayant une longévité améliorée. Ainsi que précédemment évoqué, le dispositif 2 de dégazage comporte un volume 8 tampon. Le volume 8 tampon est délimité par le châssis 14, la première membrane 5 et la deuxième membrane 6. La cellule 1 présente un volume total étant calculé comme étant le volume de l’ensemble comprenant le boîtier 3 et le couvercle 11 monté sur ledit boîtier 3. Le volume 8 tampon est inférieur ou égal à 5% d’un volume total. De telles proportions permettent d’assurer une sécurité optimale avec un dispositif 2 de dégazage robuste ayant une longévité améliorée. Cellule (1) électrique pour véhicule à propulsion électrique, ladite cellule (1) comprenant : - un boîtier (3) définissant un volume (4) intérieur contenant un électrolyte, et - au moins un empilement d’électrodes comportant une pluralité d’électrodes séparées les unes des autres par un fim séparateur poreux, ledit au moins un empilement d’électrodes étant agencé dans le boîtier (3), la cellule (1) comprenant un dispositif (2) de dégazage agencé sur le boîtier (3), ledit dispositif (2) de dégazage comprenant : - une première membrane (5) poreuse située du côté du volume (4) intérieur du boîtier (3), et - une deuxième membrane (6) poreuse distincte de la première membrane (5) et agencée en regard de la première membrane (5), lesdites première membrane (5) et deuxième membrane (6) étant agencées à distance l’une de l’autre. Cellule (1) selon la revendication 1 dans laquelle, la première membrane (5) est flexible. Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2 dans laquelle, la deuxième membrane (6) est flexible. Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, la première membrane (5) et la deuxième membrane (6) sont distantes l’une de l’autre d’une distance comprise entre 1 millimètre et 3 millimètres, ladite distance (7) de séparation étant mesurée selon un axe sensiblement perpendiculaire à une paroi du boîtier (3) sur laquelle le dispositif (2) de dégazage est agencé. Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, la première membrane (5) présente une première porosité (9) et la deuxième membrane (6) présente une deuxième porosité (10), cellule (1) dans laquelle, la première porosité (9) est différente de la deuxième porosité (10). Cellule (1) selon la revendication 5 dans laquelle, la première porosité (9) est supérieure à la deuxième porosité (10). Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, le dispositif (2) de dégazage est agencé sur un couvercle (11) rapporté du boîtier (3), ledit couvercle (11) comprenant une face (12) intérieure située du côté du volume (4) intérieur et une face (13) extérieure opposée à la face (12) intérieure. Cellule (1) selon la revendication 7 dans laquelle, la première membrane (5) est agencée affleurante à la face (12) intérieure et la deuxième membrane (6) est agencée affleurante à la face (13) extérieure. Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, le dispositif (2) de dégazage comprend un châssis (14) sur lequel sont solidarisées la première membrane (5) et la deuxième membrane (6). Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, le dispositif (2) de dégazage comprend un châssis (14) comportant : - une platine (15) intérieure sur laquelle la première membrane (5) est fixée, - une platine (16) extérieure sur laquelle la deuxième membrane (6) est fixée, - une paroi (17) de jonction reliant la platine (15) intérieure à la platine (16) extérieure, cellule (1) dans laquelle, la platine (15) intérieure et la platine (16) extérieure sont sensiblement parallèles entre elles et s’étendent sensiblement dans un plan du couvercle (11) de la cellule (1). Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10 dans laquelle, le châssis (14) comprend un orifice (18) débouchant sur le volume (4) intérieur, ledit orifice (18) étant recouvert par la première membrane (5) et la deuxième membrane (6), ledit orifice (18) présentant une aire comprise entre 10% et 30% d’une aire du couvercle (11) de la cellule (1). Cellule (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle, le dispositif (2) de dégazage comporte un volume (8) tampon délimité par le châssis (14), la première membrane (5) et la deuxième membrane (6), ledit volume (8) tampon étant inférieure ou égal à 5% d’un volume total de la cellule (1), ledit volume total étant déterminé comme le volume de l’ensemble comprenant le boîtier (3) et le couvercle (11) monté sur ledit boîtier (3). Cellule (1) selon l’une des quelconques revendications précédente, la cellule est de type prismatique.