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SAFT LECLANCHE - POITIERS - France -
Pile électrique cylindriaue
La présente invention concerne une pile électrique cylindrique
du type de celle qui a été décrite dans le brevet suisse 560 975 du
28 févrler 1975 ; il s'agit d'une pile dont l'électrode positive est
au contact de la paroi extérieure et séparée de l'électrode négative
par un séparateur poreux ; l'électrode négative est constitués par
une feuille de métal ayant un potentiel normal fortement négatif enroulée
autour d'un collecteur de courant élastiquement déformable présentant
la forme d'un cylindre dont la directrice est approximativement circulaire
et possède deux extrémités non confondues.
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Dans de telles piles, l'électrode négative est consommée
au fur et à mesure de la décharge, et si l'électrode positive ne compense
pas par son gonflement la diminution d'épaisseur de l'électrode négative,
l'intervalle entre les deux électrodes risque d'augmenter et de rompre
le contact ionique ; le collecteur de courant intervient donc pour
repou~ser l'électrode négative vers l'électrode positive en augmentant
son diamètre par l'effet de ressort.
Dans le brevet précité l'étude a été faite pour des piles
où la matière active cathodique est un solide tel que l'oxyde de cuivre,
le chromate d'argent ou le sulfure de cuivre. Dans de pareils cas,
le lithium déchargé à l'état d'oxyde se loge dans les pores de l'élec-
trode positive, ce qui amène une augmentation de volume de cette dernière
et compense partiellement la diminution de volume de l'électrode négative.
Il en va autrement dans le cas où l'électrode positive a
un volume invariable, ce qui se produit pour des piles à matière active
positive liquide.
L'électrode positive est un simple collecteur qui resoit dans ses
pores les produits de la décharge négative sans changer de volume.
Il faut donc que le collecteur négatif cylindrique ait une possibilité
d'augmenter son diamètre supérieure à celle qui a été prévue avec
les rormes de collecteurs proposées dans le brevet précité. Or dans
le brevet précité on a proposé que la forme de la directrice soit
un oerole inoomplet, ou une portion de spirale.
Dans le cas du cercle incomplet, la partie manquante ne doit pas devenir
trop importante, sous peine de ne plus remplir un rôle collecteur
adéquat, ou un rôle de soutien suf~isant pour l'éleotrode négative.
Dans le cas de la portion de spirale, le ressort tendu doit avoir
une double épaisseur sur une longueur importante de l'aro de cercle,
ce qui entraîne des dé~ormations et, partant, des inégalités de distri-
bution de courant.
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La pré3ente invention a pour but de remédier à ce~ inconvénients.
Elle a pour objet une pile cylindrique dont l'électrode
positive est au contact de la paroi extérieure et séparée de l'électrode
négative par un 3éparateur poreux, dont l'électrode négative est constituée
par une feuille de métal enroulée autour d'un collecteur de courant
élastiquement déformable présentant la forme d'un cylindre dont la
directrice est approximativement circulaire et possède deux extrémités
non confondues, caractérisée par le fait qu'au moins les deux portions
de cylindre voisines desdites extrémités sont découpées selon des
formes complémentaires de telle sorte qu'elles s'interpénètrent, les
parties 3aillantes d'une portion se logeant dans les parties en retrait
de l'autre portion et que ladite feuille de métal est divisée en au
moins deux parties par au moins une découpure parallèle à l'axe du
cylindre.
De cette manière le ressort garde la forme extérieure d'un
cylindre régulier, quel que soit son degré de tension, et exerce sur
la feuille de métal une force centrifuge répartie régulièrement. Du
fait de sa division en plusieurs parties la feuille de métal enroulée
autour du collecteur est constamment appliquée contre le séparateur
poreux. La forme préférée des parties saillantes est aussi la plus
simple, celle de languettes, rectangulaires si on les met à plat,
délimitées par des arcs de cercle dont le plan est perpendiculaire
à l'axe du cylindre et par des seBments d'une génératrice du cylindre.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description
ci-après d'un exemple de réalisation illustré par le dessin annexé
où:
- la figure 1 représente la forme à plat d'un collecteur
selon l'invention,
- la figure 2 représente le principe d'un collecteur selon
3o l'invention dans la forme où il est utilisé,
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- la figure 3 représente un exemple de pile selon l'invention.
Sur la figure 1 la référence 1 désigne un collecteur selon
l'invention qui est ici représenté à plat, tel gu'il est découpé avant
d'être mis en forme. Dans l'exemple décrit il est découpé dans une
feuille en acier inoxydable, mai3 bien entendu tout métal ayant d'une
part les propriétés élastiques requises, d'autre part une inaltérabilité
suffisante vis-à-vis des constituants de la pile, peut convenir. Dans
cette feuille on a donc découpé des espaces rectangulaires 3, de part
et d'autre d'une portion 4, de manière à laisser de~ languettes 2.
Chaque espace 3 d'un côté de la portion 4 se trouve à la hauteur d'une
languette 2 de l'autre côté de la portion 4. De cette manière, lorsque
le collecteur 1 est courbé pour prendre sa forme cylindrique les extrémités
des languettes 2 d'un côté viennent se loger dans les espaces 3 de
l'autre côté. La largeur de la portion 4 n'est pas particulièrement
critique. L'essentiel est que les espaces 3 aient une profondeur suffi-
sante pour loger les languettes 2 lorsque le collecteur se présente
avec son plu9 petit diamètre.
La figure 2 représente une partie du collecteur sous sa
forme cylindrique, les extrémités des languettes 2 se logeant dans
les espaces 3.
La figure 3 représente une pile en coupe partielle. Cette
; pile est une pile au lithium où la matière active positive est constituée
par une solution de tétrachloroaluminate dans du chlorure de thionyle.
Le bottier 5 de la pile est en acier inoxydable et a la forme d'un
godet. L'électrode posltive 6, au contact du bottier 5 est constituée
par un anneau de carbone poreux. La matière active de l'électrode
négative 8, séparée de l'électrode 6 par un séparateur poreux 7 est
constituée par une feuille de lithium recourbée en cylindre et partagée
en deux demi-cylindres par une découpure selon l'une des génératrices
du cylindre. A l'intérieur du cylindre aingi formé et en contact étroit
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avec les deux demi-cylindres de lithium 3e trouve un collecteur 1
selon l'invention. Le ressort qu'il ~orme est 30U~ tension, et les
languettes 2 occupent les espaces 3 à peu prè3 au maximum des possibilités.
De cette manière, il appuie sur la feuille de lithium 8 et la pous3e
vers le séparateur 7 et l'électrode positive 6. Un disque isolant 9
sépare la feuille 8 et le collecteur 1 du ~ond du bo;tier 5.
Le bo;tier 5 est ~ermé à la partie supérieure par un ensemble
de pièces qui ne font pas partie de l'invention. Une pièce cylindrique 16
en alliage ~erro-nickel est en relation électrique avec le collecteur 1,
tandis qu'une autre pièce 12 en ~erro-nickel, qui a la forme d'un
disque évidé au centre et à bord extérieur plus épais que le reste,
est soudée par ce bord extérieur au bo;tier 5. Elle est mécaniquement
reliée à la pièce 16 par une soudure en verre 17 qui l'en isole électri-
quement. Un disque en polytétrafluoréthylène 10 protège la pièce 12
des composants électrochimiques de la pile.
La pièce 16 est bouchée intérieurement par un bouchon 15
d'acier inoxydable qui lui est soudé de façon étanche. Un disque 13
d'acier inoxydable évidé en son centre est engagé à ~orce sur la pièce 16
et lui est soudé. Il est séparé de la pièce 12 par un disque de polyté-
trafluoréthylène 11. Un capuchon 14 est posé sur le disque 13 et lui
est soudé. Ce capuchon 14 sert de borne négative de la pile, dont
le bo~tier 5 sert de sortie positive.
Lorsque la pile se décharge la partie de la Peuille de lithium 8
voisine du séparateur 7 passe peu à peu en solution dans l'électrolyte
qui imbibe le séparateur 7 et remplit les pores de l'électrode 6.
Sous l'action du collecteur qui a tendance à augmenter de diamètre
en se détendant, la feuille 8 continue à être appllquée contre le
séparateur 7. La décharge se produit donc de façon régulière et sans
interruption.
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Bien entendu, l'invention-n'e~t pas limitée au mode de réali-
~ation qui vient d'être décrit.
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