1095587
La présente invention concerne des générateurs électro-
chimiques cylindriques qui comportent des électrodes cylindriques
creuses disposées coaxialement les unes dans les autres, les
électrodes positives alternant avec les électrodes négatives,
avec intercalation d'un séparateur entre les électrodes de
polarités opposées. Afin de maintenir entre les électrodes un
espacement constant quelles que soient les circonstances, l'on
confère une certaine mobilité aux électrodes en décomposant
au moins les électrodes intérieures en plusieurs portions de
cylindre ayant comme section droite moyenne un arc de cercle,
et l'on prévoit un dispositif exerçant sur les électrodes une
pression radiale les appliquant les unes contre les autres. De
tels générateurs sont décrits par exemple dans le brevet francais
No. 75 20 496 du 30 Juin 1975 publié sous le numéro 2.316.759.
,:
Une telle disposition est particulièrement intéressante
lorsque le volume de l'électrode change au cours des réactions
électrochimiques du générateur (charge ou décharge). Elle peut
par exemple s'appliquer dans le cas des piles comportant une
électrode soluble au cours de la décharge. Le brevet mentionné
ci-dessus donne un exemple du dispositif exerçant une pression
radiale sur les électrodes. Mais ce dispositif n'est applicable
qu'à des électrodes possédant par elles-mêmes une certaine ri-
gidité parce que la pression ne slexerce que sur une partie de
~; leur surface. Or ce n'est pas toujours le cas, et en outre le
dispositif ne prévoit qu'une action centrifuge, alors qu'il peut
être avantageux d'avoir au contraire une action centripète dans
~` le cas où l'électrode soluble est à l'extérieur du paquet
d'électrodes.
La présente invention permet de remédier à cet
inconvenient:
Elle a pour objet un générateur électrochimique
cylindrique comprenant au moins une électrode positive cylin-
iO95~8~
drique et au moins une électrode négative cylindrique disposéescoaxialement, l'une (ou les unes) dans l'autre (ou les autres),
au moins certaines des électrodes étant constituées par une
pluralité de portions de cylindres creux ayant comme section
droite moyenne un premier arc de cercle et juxtaposées pour
obtenir un cylindre complet, comprenant en outre un électrolyte
et un séparateur
~' .
.
.
: : :
' ~ :
- ~
1095S8~
situé entre lesd ts.q ~ilecttodes ains qu'un dispositif desti,né a maintenir
la distance inter- éleccrodes constante au cours des reactions électrochi-
miques qui ont lieu dans le générateur, caractérisé par le fait que ledit
dispositir consiste en la combinaison d'un cylindre constitué par des fils
pratiquement inextensibles, tressés ensemble en llélice, et d'un ressort
qui maintient cette tresse sous une tension dirigée axialement, la tresse
étant en contact avec une électrode extreme,du paquet d'électrodes.
De telles tresses se trouvent dans le commerce où elles servent
par exemple à la fabrication ou au blindage des câbles électriques. La
longueur des fil9 qui les composent étant donnée, les hélices que forment
ces fils peuvent prendre une position quelconque entre deux butées prati-
ques qui sont le coi~cement des fils l'un contre l'autre, soit au plus
grand pas, soit au plus petit pas. Cette variabilité se traduit par une
variation du diametre d'enroulement des fils et de la longueur du cylindre
formé par la tresse.
Si donc l'on associe à une telle tresse un ressort qui exerce sur
elle un effort dans le sens axial, la tresse sera sollicitée dans le sens
d'une augmentation de diarnètre si l'effort est dirigé de façon à diminuer
sa hauteur. Dans ce cas, à condition que les fils soient doués d'une
certaine raideur, la tresse exercera donc rne poussée radiale sur l'élec-
trode au cGntact de laquelle elle se trouve.
Lorsque l'effort est dirigé dans le sens de l'étirement du
cylindre, la tresse sera sollicitée dans le sens d'une diminution de
diamètre.
Dans tous les cas la sollicitation transmise par la tresse sera
répartie également sur toute sa surface et par conséquent sur toute la
; surface de l'électrode en contact avec elle qui peut ainsi n'avoir pas de
rigidité par elle même mais garder cependant une forme régulière.
Lorsque la tresse est formée de fils métalliques, elle peut
servir de collecteur de courant de l'électrode contre laquelle elle
s'appuie. Grâce à la raideur du métal elle sera particulièrement apte à
fonctionner en poussée centrifuge.
-- 2 --
- 1095587
Si elle e3t en fibres de verre, elle pcut servir en mêms temps
par exemple à isoler le paquet d'électrodes du bo;tier qui le oontient.
Mais elle ne peut alors servir qu'en étirement, donc pour une sollicitation
centripète.
L'invention sara mieu~ comprise à l'aide de la description ci-
. après en regard du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 représente une tresse dans la configuration de plus
petit diamètre et de plus grande élongation.
- la figure 2 représente une tresse dans la configuration de plus
grand diamètre st de plus petite élongation.
- la figure 3 représente un générateur électrochimique selon
l'invention en coupe axiale.
- la figure 4 représente le générateur de la figure 3 en coupe
transversale
,, ' .
~, - la figure 5 représente en coupe axiale un autre générateur
électrochimique selon l'inventlon.
~, ~ la figure 6 représente en coupe transversale le générateur de
la figure 5.
~ Sur les figures 1 et 2 on aperçoit une tresse cylindrique 1 dans
,; 20 ses deux états extrêmes. Comme on le volt cette tresse se compose de mèche~
2 de six fils er.trelacées de telle sorte que chaque mèche (ou chaque fil)
décrive une hélice. Passant de l'état de la figure 1 à l'état de la figure 2
- la tresse représentée varie de 100 % quant à son diamètre, mais seulement
de 26 % quant à sa longueur. Ces chiffres peuvent varier selon le mode de
tressage, il est donc évident que l'on choisit la tresse voulue en fonction
du déplacement que l'on doit faire subir à la ou aux électrodes pour
.~
~- maintenir constante la distance inter-électrodes, et de la hauteur dont on
dispose.
~ On a rcprésenté sur la figure 3 un générateur électrochimique
t . ~ 30 cylindrique 3 selon l'invention vu en coupe axiale et sur la figure 4 le
même générateur coupé selon la ligne IV - IV de la figure 3. Ce générateur
électrochimique se compose d'une électrode positive 4 placée contre le
. . .
- 3 -
:'
~V9SS87
boîtier 5 du ~ne!<a:ellr~. Ie bo3.tier 5 est fcrme par un couvercle 10 séparé
du boîtier par un joi.nt iso'ant 11. Dans l'exemple décrit le générateur est
une pile à ~lectro~.yte ].iquide non aqueux, et la matière active positive de
l'oxyde de cuivre, mais il est bien entendu que l'invention s'applique à
d'autres piles tant e électrolyte aqueux qu'à électrolyte non aqueux, ayant
des matière3 actives positivss dlfférentes.
Un separateur 6 est intercalé entre l'électrode 4 et une
électrode négative 7 qui, comme on le voit sur la figure 4 est composée de
deux parties hé~i~ylindriques isolées du fond du boitier par un disque 13
et une coupelle 14 isolants (figure 3). Cette électrode négative est, dans
l'exemple décri.t, en lithium et est consommée au fur et à mesure que la
pile se déchar~e. Si aucune mesure n'est prise, la surface de l'électrode 7
tournée vers l'élec~rode 4 s'é].oigne de celle-ci. et il en résulte une
augmentation de la résistance interne, qui peut aller jusqu'à
l'interruption de la décharge s'il y a rupture de contact entre le
séparateur ~ imbibé d'électrolyte et l'électrode 7. Pour maintenir un
espace inter-électrodes constant, on place une tresse métallique 8
analogue à la tresse 1 représentée sur la figure 1, dans son état
d'extension maximale 3 contre la surface interne de l'électrode 7.
Comme on le voit sur la figure 3 la tresse 8 porte à sa partie
supérieure ure entretoise tubulaire épaulée 9. Dans cette entretoise est
disposé un ressort 12 qui, en s'appuyant sur le couvercle 10, fonctionne en
compression et exerce par conséquent une poussée axiale sur la tresse 8 par
l'intermédiaire de l'entretoise 9, dans le sens de la flèche F1. En
conséquence la tresse 8 a tendance, sous l'influence du ressort 12, à
diminuer de hauteur et à augmenter de diamètre. Ceci sa traduit par une
poussée centrifuge SUI' l'électrode 7, que l'on a concrétisée sur la fieure 4
par les flèches F2. Au fur et à mesure de sa dissolution, l'électrode 7 est
donc repoussae contre le séparateur 6, de sorte que la distance entre les
électrodes 4 et 7 reste constante. La décharge de la pile peut donc se
poursuivre jusqu'à son terme. La tresse ~ est en fibres métalliques, par
exemple d'acier inoxydable, et la connexion de l'électrode 7 avec le
10955~
couvercle 10 qu' sert de bc-rne néeative peut être assurée par la tresse 8,
l'entretoise 9 et le ressort 12.
Dans l~exemple qui précède, les électrodes positive et négative
se composaient de seulement deux cylindres creux concentriques. Il est
évident que l'invention pourrait s'appliquer à un nombre de cylindres creux
concentriques supérieur à deux, à condition de partager au moins les
cylindres intérie~rs en plusieurs portions pour permettre leur déplacement
centrifuge.
Sur les figures 5 et 6 on a représenté une autre réalisation de
l'invention.
Ioi encore il s'agit d'une pile 23 enfermée dans un boîtier 25
fermé par un couvercle 20 dont il est séparé par un joint isolant 21. Cette
fois l'électrode positive 24 est située au centre et séparée du fond du
boîtier par lm disque 33 et une coupelle 34 tous deux isolants. Elle est en
outre séparée de l'électrode négative soluble 27 par un séparateur 26.
Sur la figure 6 qui est une coupe de la pile selon la ligne VI - VI
de la figure 5, on voit que l'électrode 27 est composée de deux demi-
cyclindres creux. L'ensemble des électrodes est enserré dans une tresse 28
en état de plus faible hauteur et de plus grand diamètre (voir figure 2).
Cette tresse est fixée d'une part à un anneau 29 de diamètre un peu pl~ls
faible que celui de la tresse dans l'état représenté, et d'autre part à un
anneau 35. L'anneau 35 est fixé au fond du boîtier, et l'anneau 29 est fixé
; à une extrémité d'un ressort 22 qui fonctionne en traction, l'autre
extrémité étant fixée au couvercle 20. L'anneau 29 et par conséquent
l'extrémité de la tresse 28 sont sollicités dans le sens de la flèche F3
(figure 5) par le ressort. Il en résulte que ~a tresse 28 exerce sur
-~ l'électrode 27 une sollicitation centripète dans le sens des flèches F4 de
la figure 6. De cette façon au fur et à mesure que l'électrode 27 se
~ dissoudra (du côté intérieur), elle sera repoussée vers le séparateur 26 de
-~ 30 sorte que l'espace entre les électrodes 24 et 27 restera constant. Dans ce
cas la tresse 8 peut encore être en fils métal]iques, mais elle est de
préférence en ~ibres de verre qu1 donnent une tresse plus souple.
5 -
,
1095587
On n'a pas illustré le.s corlnexions électriques entre l'electrode
négative 27 et le couvercle 20 d'une part et l'electrode pos.itive 24 et le
boitier 23 d'autre part.
Comrne dans le cas de réalisatlon illustre par les figures 3 et 4
le nombre des cylindres constituant les electrodes peut être supérieur à
- deux, à condition de realiser le.s cy].indres extérieurs en plusieurs parties.
De même dans les réalisations décrites l'électrode à géomstrie
variable est divisée en deux demi-cylindres, mais bien entendu, on peut la
diviser en trois portions de cylindre, ou plus. Les deux électrodes peuvent
également être prévues en plusieurs portions.
Les figures 1 et 2 représentent une tresse où les fils sont
entrelacés d'une certaine façon 9 mais d'autres genres de tressage peuvent
aussi convenir.
D'une manière généra].e, on peut remplacer l.es différents moyens
décrits par des moyens équivalents sans pour autant sortir du domaine de
l'invention.
