FR2501416A1 - ACCUMULATOR HERMETICALLY CLOSED AND PROVIDED WITH AN EXPLOSION SAFETY MECHANISM - Google Patents

Abstract

DANS L'ACCUMULATEUR SELON LA PRESENTE INVENTION, LE MECANISME DE SECURITE EMPECHANT L'EXPLOSION CONSISTE EN UN ELEMENT POINTU 9 MONTE SUR L'EXTERIEUR DE L'ACCUMULATEUR, CET ELEMENT PERFORANT LE RECIPIENT OU ENVELOPPE DE L'ACCUMULATEUR LORSQU'UNE DILATATION DE CETTE ENVELOPPE SE PRODUIT PAR SUITE D'UNE AUGMENTATION DE LA PRESSION INTERIEURE DE L'ACCUMULATEUR.IN THE ACCUMULATOR ACCORDING TO THE PRESENT INVENTION, THE SAFETY MECHANISM PREVENTING THE EXPLOSION CONSISTS OF A POINTED ELEMENT 9 MOUNTED ON THE EXTERIOR OF THE ACCUMULATOR, THIS PERFORATING ELEMENT CONTAINER OR ENCLOSES THE ACCUMULATOR WHEN EXPANING THIS ACCUMULATOR. ENVELOPE OCCURS AS A RESULT OF AN INCREASE IN THE INTERNAL PRESSURE OF THE ACCUMULATOR.

Description

Accumulateur fermé hermétiquement et muni d'un mécanisme de sécurité anti-Hermetically sealed accumulator fitted with an anti-safety mechanism

explosion La présente invention concerne un accumulateur fermé hermétiquement et comprenant un récipient ou bac métallique fermé qui contient des ingrédients producteurs de courant de l'accumulateur et qui est muni d'un mécanisme de sécurité  The present invention relates to a hermetically sealed accumulator and comprising a closed metal container or container which contains ingredients which produce current from the accumulator and which is fitted with a safety mechanism.

empêchant l'explosion de ce récipient métallique.  preventing the explosion of this metal container.

Les accumulateurs fermés hermétiquement de ce type  Hermetically sealed accumulators of this type

sont, de façon caractéristique, ce que l'on appelle les batte-  are, typically, what are called

ries au lithium qui contiennent du lithium métallique comme matière d'anode et, par exemple, du chlorure de thionyle comme électrolyte. L'expression "fermé hermétiquement" telle qu'elle est utilisée dans le présent exposé doit par conséquent être comprise dans le sens que non seulement le récipient est complètement étanche mais que l'accumulateur est du type qui est détruit si le contenu vient en contact avec l'environnement et qui ne peut pas être remis en fonction même si le récipient,  Lithium batteries which contain metallic lithium as the anode material and, for example, thionyl chloride as the electrolyte. The expression "hermetically sealed" as used in the present description must therefore be understood in the sense that not only is the container completely sealed but that the accumulator is of the type which is destroyed if the contents come into contact with the environment and which cannot be put back into operation even if the container,

après avoir été ouvert, est rendu de nouveau étanche. Le réci-  after being opened, is again waterproofed. The reci-

pient pour de telles batteries est le plus souvent obtenu par soudage d'une plaque relativement épaisse en divers alliages d'acier et est conçu pour résister à une pression intérieure considérable atteignant, par exemple, 13 millibars. Toutefois, de tels accumulateurs peuvent exploser lorsque la pression  pient for such batteries is most often obtained by welding a relatively thick plate in various steel alloys and is designed to withstand considerable internal pressure reaching, for example, 13 millibars. However, such accumulators can explode when the pressure

intérieure atteint une valeur trop élevée par suite d'un chauf-  interior reaches too high a value as a result of heating

fage qui peut *tre, par exemple, un chauffage extérieur dû à un incendie ou un chauffage intérieur dé à un court-circuit étant donné que les accumulateurs de ce type présentent un courant de court-circuit élevé. Ces accumulateurs doivent donc  a fage which can, for example, be external heating due to a fire or internal heating due to a short circuit, since accumulators of this type have a high short-circuit current. These accumulators must therefore

être munis d'un mécanisme de sécurité pour empêcher leur explo-  have a safety mechanism to prevent their explosion

sion. Les mécanismes de sécurité de la technique antérieure se présentaient sous la forme de valves de sécurité incorporées àa la paroi du récipient, par exemple l'insertion d'un élément analogue à un bouchon en verre ou en autre matière résistant à la corrosion qui est expulsé à une certaine température ou à une certaine pression, ou bien un affaiblissement de la paroi elle-même du récipient. Toutefois, ces solutions connues apportées au problème présentent des inconvénients notables, en partie en ce qui concerne la fabrication car elles sont coûteuses et compliquées et en partie en ce qui concerne le  if we. The safety mechanisms of the prior art were in the form of safety valves incorporated into the wall of the container, for example the insertion of an element similar to a stopper of glass or other corrosion-resistant material which is expelled at a certain temperature or pressure, or a weakening of the container wall itself. However, these known solutions to the problem have significant drawbacks, partly with regard to manufacturing since they are expensive and complicated and partly with regard to

fonctionnement car elles ne sont pas fiables.  because they are not reliable.

Le problème de la fiabilité dont il est question ici réside principalement dans le fait que les valves ne-doivent pas s'ouvrir prématurément en risquant de blesser le personnel  The main problem with reliability discussed here is that the valves must not open prematurely, risking injury to personnel.

et de détruire le matériel avec le contenu déchargé très corro-  and destroy the material with the very corro-

sif et très nocif mais uniquement dans des cas de catastrophes o une explosion se produirait sans cette ouverture* La fiabilité à cet égard est difficile à obtenir car les accumulateurs fermés hermétiquement sont conçus pour durer pendant une très longue période de temps, par exemple 10-20 années et,pendant cette longue période, une corrosion peut avoir lieu à partir de l'intérieur de sorte que la valve se trouve éjectée ou que la partie affaiblie de la paroi du  sif and very harmful but only in cases of disasters where an explosion would occur without this opening * Reliability in this respect is difficult to obtain because hermetically closed accumulators are designed to last for a very long period of time, for example 10- 20 years and during this long time corrosion can take place from the inside so that the valve is ejected or the weakened part of the wall of the

récipient éclate sous une pression inférieure à celle prévue.  container bursts under pressure lower than expected.

D'autres inconvénients des mécanismes de sécurité de la technique antérieure résident dans le fait que l'on peut  Other disadvantages of the safety mechanisms of the prior art lie in the fact that one can

difficilement les fabriquer de telle manière qu'ils fonction-  hardly make them in such a way that they work-

nent à une pression prédéterminée très spécifique et qu'ils ne disséminent pas trop le contenu nocif du récipient. En fait,  at a very specific predetermined pressure and that they do not disseminate too much the harmful content of the container. In fact,

la valve s'ouvre brusquement avec,pour conséquenceune dissé-  the valve opens abruptly with, as a consequence,

mination nocive du récipient de sorte que l'on peut dire que  harmful mination of the container so we can say that

le seul inconvénient d'une explosion qu'il élimine est l'endom-  the only downside to an explosion it eliminates is the damage

magement provoqué par les fragments du récipient.  caused by fragments from the container.

L'accumulateur selon la présente invention supprime les inconvénients des accumulateurs de la technique antérieure  The accumulator according to the present invention eliminates the drawbacks of accumulators of the prior art

grâce au fait que l'on monte à l'extérieur du récipient métal-  thanks to the fact that we mount outside the metal container-

lique un élément pointu à une courte distance d'une surface de ce récipient et avec la pointe de cet élément dirigéevers cette surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression intérieure du récipient augmente. cet ë(1ment pointu perforant le  liquefied a pointed element a short distance from a surface of this container and with the point of this element directed towards this surface which bulges outwards when the internal pressure of the container increases. this ë (pointedly perforating the

récipient au moment de ce bombement vers l'intérieur.  container at the time of this inward bulging.

Ce mécanisme de sécurité fonctionne en perforant le  This safety mechanism works by puncturing the

récipient métallique lorsque, par suite de la pression inté-  metal container when, due to internal pressure

rieure, ce récipient se dilate au point que l'élément pointu pénètre dans la paroi du récipient. De cette manière, on évite les complications de fabrication du récipient, on peut régler  This container expands to the point that the pointed element penetrates the wall of the container. In this way, we avoid the complications of manufacturing the container, we can adjust

le mécanisme de manière qu'il fonctionne à une pression déter-  the mechanism so that it operates at a pressure

minée en réglant la distance entre l'extrémité de l'élément pointu et la paroi du récipient, et la décharge du contenu du récipient qui a lieu lorsque l'extrémité pointue pénètre dans la paroi du récipient n'est pas comparable à l'expulsion qui a lieu lorsqu'une valve s'ouvre car l'élément pointu reste dans  mined by adjusting the distance between the end of the pointed element and the wall of the container, and the discharge of the contents of the container which takes place when the pointed end enters the wall of the container is not comparable to expulsion which takes place when a valve opens because the pointed element remains in

l'ouverture créée et n'augmente cette ouverture que très pro-  the opening created and only increases this opening very much

gressivement.gressively.

La surface de la paroi du récipient en avant de laquelle l'élément pointu doit etre placé dépend de la forme  The surface of the container wall in front of which the pointed element is to be placed depends on the shape

du récipient. Quand l'épaisseur de la plaque formant le réci-  of the container. When the thickness of the plate forming the reci-

pient métallique est la même partout, ce sont les parois laté-  metallic pient is the same everywhere, these are the side walls

rales qui bombent vers l'extérieur lorsque la pression intérieure augmente dans le cas d'un accumulateur plat et, dans le cas d'un accumulateur cylindrique, ce sont les parois d'extrémité  rales which bulge outwards when the internal pressure increases in the case of a flat accumulator and, in the case of a cylindrical accumulator, these are the end walls

qui bombent vers l'extérieur. L'élément pointu doit de préfé-  which bulge outwards. The pointed element should preferably

rence être monté de manière telle que ce soit exclusivement la distance de déplacement de la surface faisant saillie vers l'extérieur lorsque la batterie se dilate qui détermine la distance entre la surface et l'élément pointu. Par conséquent, on fixe de préférence l'élément pointu au récipient en des points de ce dernier qui ne. se déplacent pas lorsqu'il se dilate, par exemple sur des arêtes qui sont des points de transition entre les surfaces qui bombent et les surfaces qui  It must be mounted in such a way that it is exclusively the displacement distance of the surface projecting outwards when the battery expands which determines the distance between the surface and the pointed element. Consequently, the pointed element is preferably fixed to the container at points on the latter which do not. do not move when it expands, for example on edges which are transition points between the bulging surfaces and the surfaces which

ne bombent pas.do not bulge.

Selon la présente invention, l'élément pointu est monté de préférence sur une traverse qui est fixée en deux points du récipient métallique, à raison d'un point par extrémité de la traverse, et qui s'étend sur la totalité de lx  According to the present invention, the pointed element is preferably mounted on a crosspiece which is fixed at two points of the metal container, at a rate of one point per end of the crosspiece, and which extends over the whole of lx

surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression inté-  surface that bulges outward when internal pressure

rieure du récipient augmente. Ceci permet d'obtenir une fixation très solide de l'élément pointu dans la position voulue et, en même temps, la traverse agit comme un écran qui, lorsque la perforation du récipient a lieu, empêche le liquide déchargé  the container increases. This allows a very solid fixation of the pointed element in the desired position and, at the same time, the crosspiece acts as a screen which, when the perforation of the container takes place, prevents the discharged liquid

de se disperser dans l'espace environnant.  to disperse into the surrounding space.

Un autre mode de réalisation de l'accumulateur est caractérisé par le fait que l'élément pointu est monté sur un  Another embodiment of the accumulator is characterized in that the pointed element is mounted on a

support qui est fixé au bord de la surface qui bombe vers l'ex-  support which is fixed to the edge of the surface which bulges outwards

térieur lorsque la pression intérieure du récipient augmente, ce support s'étendant en travers de la surface qui bombe de sorte que l'élément pointu se trouve en avant d'une partie de  when the internal pressure of the container increases, this support extending across the surface which bulges so that the pointed element is in front of a part of

cette surface qui parcourt une distance importante de déplace-  this surface which covers a significant distance of movement

ment dans le cas d'un bombement. Ce mode de réalisation est  in the case of a bulge. This embodiment is

avantageux du point de vue de la fabrication car on peut facile-  advantageous from the manufacturing point of view because we can easily-

ment fixer le mécanisme au récipient avant que ce dernier soit fermé hermétiquement de sorte qu-'il n'est pas nécessaire  fix the mechanism to the container before the latter is hermetically closed so that it is not necessary

d'effectuer des soudures sur le récipient totalement étanche.  to weld the completely sealed container.

Selon la présente invention, l'élément pointu est, de  According to the present invention, the pointed element is,

façon appropriée, une vis pointue qui se visse dans un écrou.  appropriately, a pointed screw that screws into a nut.

Dans ce mode de réalisation, on peut facilement régler la distance entre la pointe de la vis et la surface du récipient  In this embodiment, the distance between the tip of the screw and the surface of the container can easily be adjusted

qui bombe.which bombs.

On va décrire de façon plus détaillée la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels  The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which

les figures 1, 2 et 3 montrent le même mode de réali-  Figures 1, 2 and 3 show the same embodiment

sation d'un accumulateur cylindrique représenté par deux coupes verticales perpendiculaires l'une à l'autre et par une vue en plan, respectivement; et la figure 4 est une coupe verticale d'une variante de  sation of a cylindrical accumulator represented by two vertical sections perpendicular to each other and by a plan view, respectively; and Figure 4 is a vertical section of a variant of

mode de réalisation du dessus d'un accumulateur.  embodiment of the top of an accumulator.

Sur les figures 1, 2 et 3, la référence 1 désigne un godet métallique et la référence 2 un couvercle qui, par un cordon de soudure 3 est fixé au godet de telle sorte que les deux pièces forment ensemble un récipient ou bac métallique fermé hermétiquement. Dans le couvercle 2 se trouve une borne collectrice de courant qui est isolée du couvercle par une matière isolante 6, par exemple une bille en verre. En deux points diamétralement opposés de l'arête supérieure du récipient est fixée une traverse 7 dans laquelle est incorporé un écrou 8. Dans cet écrou se visse une vis pointue 9 dont on peut régler la distance de la pointe par rapport au couvercle 2. Lorsque, par suite de la pression intérieure dans l'accumulateur, le couvercle 2 bombe vers l'extérieur, c'est-à-dire vers le haut, il rencontre la pointe de la vis 9 et, s'il continue de bomber, la pointe de la vis pénètre dans ce couvercle et perfore le  In FIGS. 1, 2 and 3, the reference 1 designates a metal cup and the reference 2 a cover which, by a weld bead 3 is fixed to the cup so that the two parts together form a hermetically sealed metal container or tray . In the cover 2 is a current collector terminal which is isolated from the cover by an insulating material 6, for example a glass ball. At two diametrically opposite points on the upper edge of the container is fixed a cross member 7 in which a nut 8 is incorporated. In this nut a pointed screw 9 is screwed, the distance of the point of which can be adjusted relative to the cover 2. When , as a result of the internal pressure in the accumulator, the cover 2 bulges outwards, that is to say upwards, it meets the tip of the screw 9 and, if it continues to bulge, the tip of the screw enters this cover and punctures the

récipient de sorte que son contenu est expulsé vers l'extérieur.  container so that its contents are expelled to the outside.

La traverse 7 qui s'étend en travers de la surface d'extrémité totale de l'accumulateur constitue un écran qui empêche une  The crosspiece 7 which extends across the total end surface of the accumulator constitutes a screen which prevents

dissémination trop violente du contenu.  too violent dissemination of content.

Dans le mode de réalisation illustré, on a placé à l'extrémité extérieure de la vis 9 un second écrou 10 que l'on peut utiliser pour fixer un fil métallique 11 de sorte que le mécanisme de sécurité peut être utilisé comme la seconde borne  In the illustrated embodiment, a second nut 10 has been placed at the outer end of the screw 9 which can be used to fix a metal wire 11 so that the safety mechanism can be used as the second terminal

collectrice de courant de l'accumulateur.  accumulator current collector.

La figure 4 montre une variante de réalisation du dessus d'un accumulateur. Ici, la borne 5 collectrice de courant communique avec une partie spéciale 12 du couvercle qui, au moyen d'un cordon de soudure, est fixée à la partie restante du couvercle. Ce mode de réalisation peut convenir dans certains cas car il est parfois difficile de trouver une matière isolante  Figure 4 shows an alternative embodiment of the top of an accumulator. Here, the current collecting terminal 5 communicates with a special part 12 of the cover which, by means of a weld bead, is fixed to the remaining part of the cover. This embodiment may be suitable in certain cases because it is sometimes difficult to find an insulating material.

6 qui soit compatible avec la matière la plus communément uti-  6 which is compatible with the most commonly used material

lisée pour former le récipient, c'est-à-dire l'acier inoxydable.  edged to form the container, that is to say stainless steel.

La partie spéciale 12 peut alors être en un alliage différent, ce qui assure une sécurité plus grande en ce qui concerne une  The special part 12 can then be made of a different alloy, which provides greater security with regard to a

fixation durable à la matière isolante 6. Dans ce mode de réali-  durable attachment to the insulating material 6. In this embodiment

sation, l'élément pointu, ici la vis 9, est montée de manière telle qu'elle pénètre dans cette partie spéciale lorsque le  sation, the pointed element, here screw 9, is mounted in such a way that it enters this special part when the

couvercle bombe vers l'extérieur. Cette disposition est avanta-  bomb cover to the outside. This provision is before-

geuse car on peut alors choisir une matière plus chère que l'acier inoxydable pour former la partie spéciale sans que l'accumulateur devienne pour autant beaucoup plus coûteux et on peut par conséquent choisir aussi une matière pouvant être plus facilement perforée par l'élément pointu. La partie spé- ciale 12 pourrait aussi avoir une épaisseur plus faible que le  geuse because we can then choose a more expensive material than stainless steel to form the special part without the accumulator becoming much more expensive and we can therefore also choose a material that can be more easily perforated by the pointed element . The special part 12 could also have a thickness thinner than the

reste du couvercle.rest of cover.

Dans ce mode de réalisation, le mécanisme de sécurité peut aussi, de façon appropriée, être un élément pointu qui est monté sur un support fixé en un seul point au bord ou arête du couvercle 2 et qui s'étend sur la moitié du couvercle de telle sorte que cet élément pointu se trouve au- dessus de la partie spéciale 12. C'est cette partie qui parcourt la plus grande distance dans le cas d'un bombement tandis que le bord du couvercle ne se déplace pratiquement pas. De cette manière, on peut fixer le mécanisme de sécurité au couvercle 2 avant que ce dernier soit introduit dans le récipient puis on remplit le récipient, ce remplissage ayant lieu à l'ouverture à la  In this embodiment, the safety mechanism may also suitably be a pointed element which is mounted on a support fixed at a single point to the edge or edge of the cover 2 and which extends over half of the cover. such that this pointed element is located above the special part 12. It is this part which travels the greatest distance in the event of a bulge while the edge of the cover practically does not move. In this way, the safety mechanism can be fixed to the cover 2 before the latter is introduced into the container and then the container is filled, this filling taking place at the opening when

borne 5 collectrice de courant.terminal 5 current collector.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Accumulateur fermé hermétiquement comprenant un récipient (1, 2) métallique fermé qui contient les ingrédients producteurs de courant de l'accumulateur et qui est muni d'un mécanisme de sécurité destiné à empêcher l'explosion de ce  1. Hermetically sealed accumulator comprising a closed metal container (1, 2) which contains the current producing ingredients of the accumulator and which is provided with a safety mechanism intended to prevent the explosion of this récipient métallique, caractérisé par le fait que sur le réci-  metal container, characterized in that on the container pient métallique et extérieurement à ce récipient un élément pointu (9) est monté à une courte distance d'une surface du récipient et avec sa pointe dirigée vers cette surface qui  metal and outside of this container a pointed element (9) is mounted a short distance from a surface of the container and with its point directed towards this surface which bombe vers l'extérieur lorsque la pression intérieure du réci-  bomb outwards when the internal pressure of the container pient augmente, cet élément pointu perforant le récipient au  pient increases, this pointed element puncturing the container at moment de ce bombement.time of this bulge. 2. Accumulateur fermé hermétiquement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément pointu (9) est monté sur une traverse (7) qui est fixée en deux points du récipient métallique, à raison d'un point par extrémité de la traverse, et qui s'étend en travers de la surface totale qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression intérieure dans  2. Hermetically sealed accumulator according to claim 1, characterized in that the pointed element (9) is mounted on a crosspiece (7) which is fixed at two points of the metal container, at the rate of one point per end of the crosses, and which extends across the total surface which bulges outward when the internal pressure in le récipient s'accroit.the container increases. 3. Accumulateur fermé hermétiquement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément pointu (9) est monté sur un support (7) qui est fixé au bord de la  3. Hermetically sealed accumulator according to claim 1, characterized in that the pointed element (9) is mounted on a support (7) which is fixed to the edge of the surface qui bombe vers l'extérieur lorsque la pression inté-  surface that bulges outward when internal pressure rieure dans le récipient s'accroit, ce support (7) s'étendant au-dessus de la surface qui bombe de sorte que l'élément pointu se trouve en avant d'une partie de cette surface qui  increased in the container, this support (7) extending above the convex surface so that the pointed element is in front of a part of this surface which se déplace sur une distance importante dans le cas du bombement.  moves a significant distance in the case of bulging. 4. Accumulateur fermé hermétiquement suivant l'une  4. Hermetically sealed accumulator according to one quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait  any one of claims 1 to 3, characterized in that que l'élément pointu est une vis pointue (9) traversant un  that the pointed element is a pointed screw (9) passing through a écrou (8).nut (8).