FR2692076A1 - Elément d'accumulateur basé sur le principe de la circulation de l'oxygène. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un élément d'accumulateur basé sur le principe de la circulation de l'oxygène. Cet élément comporte des électrodes négatives en cadmium (8) logée dans un boîtier (1) et comportant des bornes polaires (5) traversant la même paroi (4) du boîtier et raccordées électriquement à des languettes de dérivation de courant (17, 18), des séparateurs (9, 10) intercalés entre des plaques d'électrodes (7, 8) formant une pile (15) d'électrodes, les plaques possédant des trous médians (12) alignés et étant entourés par une paroi latérale (2) du boîtier, et les languettes (17; 18) des plaques d'électrodes positives et négatives (7; 8) étant décalées entre elles. Application notamment aux batteries d'automobiles.

Description

L'invention concerne un élément d'accumulateur basé sur le principe de la

circulation de l'oxygène et comportant une électrode en cadmium en tant qu'électrode

négative, et un électrolyte alcalin.

D'après le brevet allemand 27 42 689, on connaît un élément carré au nickel/cadmium sous la forme d'un bouton, comportant un boîtier parallélépipédique en matière plastique, fermé d'une-manière étanche aux gaz,

quelques plaques d'électrodes sensiblement rectan-

gulaires, qui sont rangées pour former une pile d'électrodes et possèdent des polarités différentes et entre lesquelles sont intercalés respectivement des séparateurs, en outre des traversées polaires positives et négatives, qui traversent la paroi du même côté du boîtier, sont réalisées sous la forme de disques de contact intégrés à la paroi et sont raccordées d'une manière électriquement conductrice respectivement aux languettes de dérivation de courant possédant une polarité correspondante, et dans lequel les plaques d'électrodes sont disposées parallèlement à la paroi la plus étendue du boîtier des traversées polaires et toutes les plaques d'électrodes possèdent respectivement des trous médians agencés et disposés de manière à être en recouvrement coïncidant et permettant le passage d'une broche qui relie entre elles, d'une manière résistante à la traction, les deux parois opposées du boîtier, qui sont les plus étendues, et dans lequel en outre les plaques d'électrodes positives sont pourvues respectivement, d'une languette de dérivation du courant, disposée sur le bord, et les plaques d'électrodes négatives comportent respectivement une languette de dérivation du courant qui est également * 35 installée sur le bord, mais est décalée par rapport aux languettes positives de dérivation du courant et est

isolée électriquement par rapport à ces languettes.

Indépendamment de la faible capacité d'accumula-

tion due au type particulier en forme de bouton cité ici, -

même dans le cas de formes de réalisation de ce type d'accumulateur avec des dimensions plus importantes et une capacité supérieure un inconvénient dans la forme de réalisation classique des éléments au nickel/cadmium, que l'on peut voir par exemple dans le brevet allemand 40 41 123, réside dans le fait que la durée de vie des éléments n'est pas optimale Des causes pour lesquelles la durée de vie est insuffisante résident dans le régime sensible de l'électrolyte du système qui présente une faible quantité d'électrolyte pour pouvoir épuiser la capacité des électrodes, il faut d'une part que plus de % du volume des portes des électrodes soient remplis par l'électrolyte et d'autre part disposer, pour une bonne capacité de charge, de surfaces de recombinaison

accessibles, suffisamment étendues et mouillées par l'élec-

trolyte pour la réduction de l'oxygène L'électrolyte ne peut par conséquent remplir que partiellement les volumes

de pores libres des composants d'empilage des électrodes.

La quantité d'électrolyte dans l'élément doit être réglée et maintenue de façon précise et également des variations de la porosité des électrodes doivent être englobées pendant la durée de vie de l'élément Des tolérances

inévitables d'épaisseur des composants de la pile d'élec-

trodes conduisent à une compression variable lors du montage dans le boîtier avec des dimensions prédéterminées et par conséquent également à une quantité d'absorption différente de l'électrolyte par la pile d'électrodes, de sorte qu'il existe le risque que les séparateurs soient comprimés en tant que composants les plus flexibles de la pile et perdent de l'électrolyte, ce qui augmente la résistance Au contraire, un entassement lâche de la pile d'électrodes conduit à un contact défectueux entre le séparateur et les électrodes, qui entraîne, même dans le cas de séparateurs microporeux ayant une action capillaire, à une résistance élevée et à une répartition non uniforme de la charge dans les électrodes Enfin, on ne peut pas obtenir de façon fiable, dans des éléments aagencés de façon classique, une répartition homogène désirée de l'électrolyte dans des séparateurs de surface étendue formés par des nappes de matière plastique, dont l'activité capillaire est obtenue la plupart du temps par des agents de mouillage qui ne résistent pas complètement au vieillissement Des différences entre la pression interne de l'élément et la pression atmosphérique pendant le fonctionnement cyclique sont transmises à la pile d'électrodes par l'intermédiaire des parois du boîtier de l'élément et conduisent également à des modifications

indésirables de la pression de serrage de la pile.

D'autres inconvénients du type de réalisation classique d'éléments au nickel/cadmium résident dans l'état

de compression mal défini des composants de la pile d'élec-

trodes, notamment des séparateurs qui peuvent être le plus facilement comprimés, et par conséquent dans leur degré de remplissage par l'électrolyte ainsi que, en particulier dans le cas d'éléments de grande taille, dans la répartition défectueuse de l'électrolyte dans les composants de la pile d'électrodes, en particulier à nouveau dans les séparateurs Assurément des structures de diffusion du gaz fournissent un volume de réserve pour l'électrolyte, mais la vitesse de réduction de l'oxygène dépend fortement de leur degré de remplissage par l'électrolyte; la capacité de réception de l'électrolyte par les structures diffusantes n'est par conséquent utilisable que de façon limitée Des différences entre la pression intérieure de l'élément et la pression atmosphérique pendant le fonctionnement cyclique sont transmises par l'intermédiaire des parois du boîtier de l'élément à la pile d'électrodes et conduisent à des variations indésirables de la pression de serrage de la pile, auquel cas, dans des éléments agencés de façon classique, précisément la surface la plus étendue du boîtier applique une pression perpendiculairement au paquet des électrodes De ce fait, la flexion de cette surface du boîtier est également maximale et par conséquent il est extrêmement difficile d'obtenir une répartition uniforme de la pression de serrage La reproductibilité des éléments est soumise aux tolérances inévitables d'épaisseur des composants de la pile, qui sont insérés, en tant que paquet de pile, dans un boîtier possédant des dimensions dans une large mesure identiques La compression variable, qui en résulte, des composants de la pile, en particulier des séparateurs, requiert soit une adaptation individuelle de la quantité d'électrolyte, qui par ailleurs peut être difficilement déterminée, soit l'acceptation de tolérances

plus grandes pour les courants de charge admissibles.

Enfin, l'épaisseur et les volumes des pores des composants varient avec la durée de vie; en particulier les électrodes positives ont tendance à gonfler C'est pourquoi, les séparateurs doivent être fortement pincés au moins dans la zone du boîtier qui est rigide au niveau des bords, ce qui a pour effet que de l'électrolyte est évacué à l'extérieur

et que, dans des cas extrêmes, il apparaît des courts-

circuits. L'invention a pour but d'améliorer les éléments d'accumulateur du type dont on part ici, pour l'obtention d'une durée de vie accrue et d'une meilleure répartition de l'électrolyte. Ce problème est résolu conformément à l'invention à partir de l'état de la technique évalué, au moyen de l'élément d'accumulateur indiqué plus haut, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier d'élément de forme parallélépipédique et fermé d'une manière étanche aux gaz, en outre des bornes polaires positive et négative, qui traversent la paroi paroi de traversée polaire du même côté du boîtier et qui sont raccordées de façon électriquement conductrice à des pattes de dérivation du courant possédant une polarité correspondante,

plusieurs plaques d'électrodes sensiblement rectan-

gulaires, qui sont disposées parallèlement à la paroi de traversée polaire, sont empilées pour former une pile d'électrodes et possèdent des polarités différentes et entre lesquelles sont insérés respectivement des séparateurs, et que parmi les plaques d'électrodes empilées de façon alternée et possédant des polarités différentes, les plaques d'électrodes négatives possèdent respectivement une capacité de blocage supérieure à celle des plaques d'électrodes positives, et que toutes les plaques d'électrodes comportent des trous médians respectifs agencés et disposés de manière à être en recouvrement coïncidant et sont entourées, d'une manière équidistante, sur l'ensemble de leurs quatre côtés circonférentiels, par la paroi latérale du boîtier, qui est disposée transversalement par rapport à la paroi de traversée polaire, et qu'en outre les plaques d'électrodes positives sont équipées de languettes respectives de dérivation du courant, qui sont montées en position superposée avec une périphérie identique sur le bord intérieur du trou médian, et les plaques d'électrodes négatives sont équipées de languettes respectives de dérivation du courant, qui sont également installées en position superposée avec une périphérie identique sur le bord intérieur des trous médians, mais en étant décalées par rapport aux languettes positives de dérivation du courant et en étant isolées électriquement vis-à-vis de ces languettes, et dans lequel les languettes de dérivation du courant s'étendent respectivement, dans le puits formé par les trous médians à l'intérieur de la pile d'électrodes, jusqu'aux bornes polaires possédant les polarités correspondantes, et que les languettes de dérivation du courant et leur raccordement aux bornes polaires sont réalisées respectivement élastiquement de telle sorte que les plaques d'électrodes peuvent exécuter sans être gênées par les languettes de dérivation du courant de petits déplacements relatifs dans la direction de la pile d'électrodes à l'intérieur du boîtier de l'élément, et

qu'en outre sur les deux extrémités de la pile d'élec-

trodes sont disposées, à l'intérieur du boîtier de l'élément, des plaques de serrage, dont l'une prend appui sur le boîtier, et qu'une pression approximativement uniforme sur l'étendue de la plaque de serrage peut être appliquée sur la plaque de serrage située à l'opposé de la plaque de serrage qui prend appui sur le boîtier, par un ensemble d'éléments de ressorts, qui couvrent la surface, les éléments de ressorts prenant appui au moins indirectement sur la face intérieure de la paroi correspondante du boîtier (paroi de fond), et que les séparateurs sont réalisés respectivement sous la forme de feuilles individuelles, qui ont des contours correspondants, font saillie au moins sur le bord extérieur et sont pourvues également d'un trou médian et dont les bords saillants sont tous repliés axialement dans la même direction et se chevauchent à la manière d'écailles. L'élément conforme à l'invention supprime tous les inconvénients que présentent des éléments carrés d'une pile d'électrodes qui comportent un trou médian et qui sont empilées le long d'un axe imaginaire passant par le trou médian, pour former une pile prismatique, dont la hauteur est supérieure à la longueur latérale des composants, et par un élément de ressort disposé entre le fond du boîtier de l'élément et la pile et qui remplit essentiellement la section transversale de l'élément, par exemple une lame de ressort fendue, un coussin en élastomère ou un paquet de ressorts hélicoïdaux, grâce auxquels la pile d'électrodes est chargée par une force définie La variation de la hauteur de la pile est limitée au maximum à 5 % de sa valeur Les languettes positives et négatives de dérivation du courant sont isolées les unes par rapport aux autres dans le trou médian par un élément de séparation et s'étendent parallèlement aux pôles situés dans le couvercle du boîtier Des bords en chevauchement des séparateurs entre la pile et le boîtier agissent en tant que mèche de paroi et supportent les parois du boîtier contre l'action

de la pression atmosphérique.

Grâce à la compression axiale définie de la pile d'électrodes grâce à un ensemble, qui recouvre la surface, d'éléments de ressort appliquant une pression modérée qui varie seulement relativement peu sur l'étendue de la course utilisable du ressort, le régime sensible de l'électrolyte de l'élément est en tout cas influencé à un degré admissible, même après une assez longue durée d'utilisation avec des plaques d'électrodes gonflant progressivement ou lors du processus de charge ou de décharge lui-même Grâce à un échange de l'électrolyte, qui est accéléré au niveau des quatre côtés circonférentiels extérieurs et dans la zone du puits central formé par les trous médians, une fourniture de l'électrolyte, qui est approximativement identique en tous les emplacements nécessaires, est

garantie à tous les instants.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la pile d'électrodes, qui est orientée perpendiculairement au plan dans lequel s'étendent les différentes plaques d'électrodes, est parallèle à la surface de taille maximale ou la plus grande (surface latérale) du boîtier de l'élément. Selon une autre caractéristique de l'invention, la hauteur de la pile d'électrodes est supérieure à la longueur latérale la plus grande des plaques d'électrodes. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques d'électrodes sont réalisées avec une forme carrée. Selon une autre caractéristique de l'invention, les trous médians sont réalisés avec une forme

rectangulaire, de préférence carrée.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les côtés des trous médians sont disposés parallèlement aux

côtés des plaques d'électrodes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de ressort sont agencés et/ou disposés de telle sorte qu'ils fournissent une course élastique active comprise entre 1 et 5 % de la hauteur de la pile d'électrodes. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de ressorts sont disposés au voisinage de la paroi (paroi de fond) du boîtier de l'élément, située à

l'opposé de la paroi de traversée polaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de ressort sont dimensionnés de telle sorte qu'ils exercent une pression de 5 à 25 104 Pa sur la pile

d'électrodes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de ressorts sont dimensionnés de telle sorte qu'en raison de la pression qu'ils peuvent exercer sur la pile d'électrodes, les séparateurs élastiques peuvent être comprimés à environ 80 à 55 % et de préférence à environ 70

à 60 % de leur épaisseur initiale à l'état non chargé.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de ressorts sont dimensionnés, en rapport avec leurs caractéristiques élastiques, de telle sorte que le rapport des pressions qu'ils peuvent appliquer la pile d'électrodes, à savoir de la pression pour la longueur maximale de ressort à l'intérieur de la course élastique utilisable de façon active du ressort et en tenant compte d'une résistance de glissement de la pile d'électrodes à l'intérieur du boîtier de l'élément d'une part, et de la pression dans le cas de la compression maximale du ressort (longueur du ressort) à l'intérieur de la course élastique utilisable du ressort et sans l'action d'une résistance de glissement de la pile d'électrode à l'intérieur du boîtier de l'élément d'autre part, est égal au moins à environ 0,25 et de préférence à plus de 0,35. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments de ressort sont formés par une multiplicité de ressorts hélicoïdaux de pression insérés côte-à-côte en parallèle du point de vue position et fonctionnement, dans une plaque perforée, respectivement l'un des ressorts hélicoïdaux de pression étant maintenu et guidé dans un trou de la plaque perforée, et la surface, tournée vers la pile d'électrodes, de la plaque perforée limitant la course élastique utilisable des ressorts hélicoïdaux de pression dans le cas de la compression maximale des ressorts

(longueur des ressorts).

Selon une autre caractéristique de l'invention, le boîtier de l'élément est réalisé en un métal, de préférence de l'acier inoxydable, et comporte sur sa face

intérieure un isolant électrique recouvrant la surface.

Selon une autre caractéristique de l'invention, dans le puits formé par les trous médians dans la pile d'électrodes est disposé un corps isolant qui peut être inséré dans ce puits et dont la surface enveloppe extérieure correspond à la forme du puits, formé par les trous médians, des plaques d'électrodes, un jeu d'au moins 1 mm étant cependant ménagé sur tout le pourtour par rapport au contour intérieur du puits, et qui possède une section transversale approximativement en forme de S comportant des rainures axiales, qui logent les languettes de dérivation du courant et les guident, et isole électriquement les unes par rapport

aux autres les languettes de dérivation de courant.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les feuilles formant séparateurs font saillie radialement vers l'intérieur selon une disposition rectiligne sur

environ 1 à 2 mm, au niveau du trou médian.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les feuilles formant séparateurs font saillie radialement vers l'intérieur sur au moins l'épaisseur des plaques d'électrodes, dans la zone du trou médian, et que ces bords intérieurs saillants des feuilles formant séparateurs sont repliés à demeure de telle sorte qu'ils se chevauchent dans

leur succession axiale à la manière d'écailles.

Selon une autre caractéristique de l'invention, à chaque plaque d'électrode négative est associée respectivement une structure diffusante en forme de disque perméable aux gaz, électriquement isolante, agencée avec le même contour en projection horizontale que les plaques d'électrodes et placée en contact électrique, selon un contact par compression, avec l'électrode négative associée, ou un corps correspondant de recombinaison, le corps de recombinaison étant en outre équipé en supplément d'un revêtement de platine qui favorise, du point de vue

catalytique, l'oxydation de l'hydrogène.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux séparateurs, qui sont associés respectivement à une plaque d'électrode négative, sont agencés différemment, le séparateur, qui est disposé sur la face de la plaque d'électrode négative, qui est tournée directement vers une plaque d'électrode positive, étant réalisé avec de fins pores et de manière à avoir un effet capillaire, tandis que le séparateur qui est disposé sur la face opposée de la plaque d'électrode négative, qui est tournée vers une plaque d'électrode positive moyennant l'interposition de la structure diffusant ou du corps de recombinaison, est réalisé avec de gros pores et de manière à être perméable

aux gaz.

Selon une autre caractéristique de l'invention, à chaque plaque d'électrode positive sont associées deux plaques d'électrodes négatives entre lesquelles est intercalée une structure diffusante ou un corps de recombinaison, qui est placé en contact électrique par

compression avec les deux plaques d'électrodes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la languette de dérivation du courant de chaque couple de plaques d'électrodes négatives est disposée respectivement sur la structure diffusante ou le corps de recombinaison, qui est disposé respectivement entre ces plaques d'électrodes. Selon une autre caractéristique de l'invention, la structure diffusante possède une porosité comprise entre et 90 % et des pores d'un diamètre d'environ 20 à pm. Selon une autre caractéristique de l'invention, lorsque le séparateur à pores fins est dans un état imprégné par un liquide, mais détaché de la pile d'électrodes, il possède une pression de traversée du gaz d'au moins 0,5 105 Fa et que le séparateur à gros pores possède une pression de traversée du gaz égale au maximum à 0,1 105 Pa, et que le rapport des valeurs de la pression de traversée du gaz dans les séparateurs à pores fins et à gros pores, qui sont montés dans un élément, est supérieur à 10. Selon une autre caractéristique de l'invention, le volume des pores de toutes les structures diffusantes présentes et le volume libre du puits, qui est formé par les trous médians et n'est pas occupé par les languettes de dérivation de courant et le corps isolant, sont dimensionnés de manière à pouvoir loger la totalité de la

quantité d'électrolyte nécessaire pour l'élément.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques d'électrodes positives contiennent de l'oxyde

de nickel en tant que masse active.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques d'électrodes positives contiennent de l'oxyde

d'argent en tant que masse active.

D'autres caractéristiques et avantages de la

présente invention ressortiront de la description donnée

ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente une coupe verticale d'un

élément au nickel/cadmium comportant des plaques d'élec-

trodes disposées parallèlement à la face supérieure et des éléments de ressorts servant à comprimer axialement la pile d'électrodes; la figure 2 représente une vue en plan de l'élément de la figure 1; la figure 3 représente une vue à plus grande échelle du détail III de la figure 1, qui est repéré par un cercle et qui représente la succession des couches dans la pile d'électrodes ainsi que la disposition en écailles des bords des séparateurs; la figure 4 montre une représentation détaillée d'une plaque d'électrode à laquelle est fixée une languette de dérivation du courant; la figure 5 représente la courbe caractéristique d'élasticité des éléments de ressorts et leur zone utilisable y compris l'influence d'une hystéréris due au frottement; la figure 6 représente une vue à plus grande échelle du détail VI de la figure 1, qui est repéré par une ellipse et qui montre la fixation des éléments de ressorts réalisés sous la forme de ressorts hélicoïdaux; la figure 7 représente l'extension de la représentation détaillée par rapport à la figure 3, à la formation d'un puits constitué par les trous médians, ainsi que le raccordement des languettes négatives de dérivation du courant; et la figure 8 représente une modification de la succession des couches avec dérivation du courant des plaques d'électrodes négatives disposées respectivement en double, d'une structure diffusante métallisée, qui est

respectivement intercalée.

L'accumulateur représenté sur les figures est basé sur le principe de la circulation de l'oxygène; il possède en tant qu'électrode négative, des électrodes de cadmium, tandis que des plaques d'électrodes positives contiennent de l'oxyde de nickel ou de l'oxyde d'argent en tant que masse active Par ailleurs, l'accumulateur contient un électrolyte alcalin Grâce à un surdimensionnement de la capacité de l'électrode négative, pendant la charge, l'électrode positive est tout d'abord complètement chargée de sorte qu'au niveau de cette électrode, dans le cas d'une surcharge, il apparaît un dégagement d'oxygène, tandis que le dégagement d'hydrogène

est supprimé au niveau de l'électrode en cadmium.

L'accumulateur possède un boîtier d'élément carré 1, fermé d'une manière étanche aux gaz et comportant des parois latérales 2, une paroi de fond 3 et une paroi de traversée polaire 4 D'une manière générale, aussi bien la bande polaire positive que la bande polaire négative 5 traversent respectivement la même paroi, précisément la paroi de traversée polaire 4 Pour réaliser le vide dans le boîtier de l'élément et remplir l'électrolyte, il est prévu, dans la paroi de traversée polaire, une ouverture pouvant être fermée d'une manière étanche aux gaz par un élément de fermeture 6 A l'intérieur du boîtier 1 de l'élément, plusieurs plaques d'électrodes 7 et 8 sensiblement rectangulaires, carrées dans l'exemple de réalisation, possédant des polarités différentes, sont empilées pour former une pile d'électrodes 15, moyennant l'insertion de séparateurs respectifs 9 et 10 Les plaques d'électrodes 7 et 8 possèdent toutes respectivement des trous médians respectifs 12, qui sont agencés et disposés de manière à être en recouvrement coïncidant et qui, dans l'exemple de réalisation représenté, sont réalisés également avec une forme carrée et dont les bords latéraux sont parallèles aux côtés des plaques d'électrodes Les languettes de dérivation du courant sont disposées sur les trous médians, ce sur quoi on reviendra encore plus loin de façon plus détaillée Les trous médians des plaques d'électrodes 7 et 8 empilées les unes sur les autres forment, à l'intérieur de la pile d'électrodes 15, un puits 16, dans lequel les languettes positives et négatives de dérivation du courant 17 et 18 s'étendent jusqu'aux bornes polaires 5 possédant les polarités correspondantes et y sont raccordées de manière électriquement conductrice à ces bornes La pile d'électrodes 15, qui est orientée perpendiculairement au plan dans lequel s'étendent les différentes plaques d'électrodes, est parallèle à la surface latérale 2 du boîtier 1 de l'élément, la hauteur de la pile d'électrodes étant supérieure à la longueur latérale des plaques d'électrodes 7 et 8 Les surfaces latérales 2 du boîtier sont par conséquent plus étendues que la paroi de traversée polaire 4 ou que la paroi de fond 3 Grâce à la dérivation du courant par les différentes plaques d'électrodes dans la zone du trou médian 12, le boîtier 1 de l'élément peut entourer la pile d'électrodes en en étant équidistant sur l'ensemble des quatre côtés circonférentiels Ainsi il existe un certain jeu 14 entre les bords extérieurs des plaques d'électrodes 7 et 8 d'une part et la surface intérieure de la paroi latérale 2 du

boîtier Les séparateurs insérés entre les plaques d'élec-

trodes 7 et 8 sont agencés respectivement sous la forme de feuilles individuelles, dont les contours coïncident et qui font saillie par un bord extérieur Il au-delà des plaques d'électrodes Les bords saillants 11 des feuilles formant séparateurs sont tous repliés axialement dans la même direction et se chevauchent à la manière d'écailles à

l'intérieur du boîtier de l'élément.

Étant donné que les pressions intérieures, qui apparaissent pendant le fonctionnement de l'accumulateur, sont seulement faibles pour une vitesse suffisante de réduction de l'oxygène et tendent à être inférieures à la pression atmosphérique, le boîtier de l'élément peut être réalisé en matière plastique Cependant, pour réduire le volume de construction et en raison de l'étanchéité remarquable aux gaz, l'exemple de réalisation représenté permet cependant de réaliser le boîtier de l'élément avec une tôle mince en acier inoxydable, un isolant électrique étant disposé de manière à recouvrir la surface sur le

côté intérieur.

Chacune des plaques d'électrodes positives 7 est équipée respectivement d'une languette 17 de dérivation du courant, qui est montée sur le bord intérieur du trou médian 12, toutes les languettes positives 17 dedérivation du courant étant disposées extérieurement en étant respectivement alignées entre elles De la même manière, également toutes les plaques d'électrodes négatives 8 sont équipées de languettes respectives 18 de dérivation du courant, qui sont également disposées d'une manière excentrée et ce respectivement au même emplacement circonférentiel du trou médian, les languettes négatives 18 de dérivation du courant étant cependant décalées par rapport aux languettes positives 17 de dérivation du courant Sur la figure 4, on a indiqué par une ligne en trait mixte la languette négative de dérivation du courant, qui est disposée symétriquement par rapport à la languette positive de dérivation du courant, qui est représentée par des lignes en trait plein Les languettes 17 et 18 de dérivation du courant et leur raccordement aux bornes polaires 5 sont agencées respectivement de manière à être élastiques de sorte que les plaques d'électrodes 7 et 8 peuvent être exécuter, sans être gênées par les languettes de dérivation du courant, de faibles déplacements relatifs dans la direction verticale à l'intérieur du boîtier de l'élément. Aux deux extrémités de la pile d'électrodes 15 sont disposées, à l'intérieur du boîtier 1 de l'élément, des plaques de serrage 19 et 20, parmi lesquelles la plaque de serrage supérieure 19 dans l'exemple de réalisation représenté, prend appui sur le boîtier Cette plaque de serrage doit posséder des évidements destinés à loger les bornes polaires et à réaliser le serrage des languettes de dérivation du courant sur les bornes polaires La plaque inférieure de serrage 20, qui est située à l'opposé de la plaque de serrage 19 qui prend appui sur le boîtier, dans l'exemple de réalisation représenté la plaque de serrage inférieure 20, prend appui uniquement de façon indirecte sur la paroi correspondante du boîtier, dans le cas de l'exemple sur la paroi de fond 3 Une pression approximativement uniforme sur l'étendue de la plaque de serrage doit pouvoir être appliquée sur cette plaque de serrage inférieure 20 A cet effet, il est prévu un * 35 ensemble d'éléments de ressorts 21, qui recouvrent la surface, les éléments de ressorts 21 prenant appui sur la face intérieure de la paroi correspondante du boîtier, c'est-à-dire la paroi de fond 3 Dans l'exemple de réalisation représenté, les éléments de ressorts 21 sont formés par une multiplicité de ressorts hélicoïdaux de pression insérés côte-à-côte en parallèle en position et du

point de vue fonctionnel, dans une plaque perforée 22.

Respectivement un ressort hélicoïdal de pression est maintenu et guidé dans un trou 23 de la plaque perforée A la place d'une multiplicité de ressorts hélicoïdaux de pression, les éléments de ressorts peuvent être également formés par une couche de caoutchouc perforée élastique ou par une multiplicité de cylindres de caoutchouc, mais il existe ici un risque de rampage ou de lente déformation de la courbe caractéristique d'élasticité Les éléments élastiques 21 sont agencés et/ou disposés de telle sorte qu'ils fournissent une course active de déplacement élastique h égale à environ 1 à 5 % de la hauteur de la pile d'électrodes 15, la course élastique relativement plus grande devant être choisie pour des piles d'électrodes plus petites La limitation de la course élastique h est rélaisée au moyen d'un dimensionnement, à une valeur élevée correspondante, de la hauteur de la plaque perforée 22; dans le cas d'une utilisation complète de la course élastique en raison d'un accroissement de la hauteur de la pile, la plaque de serrage inférieure 20 touche la face supérieure 24 de la plaque perforée Par ailleurs, les éléments de ressorts doivent être dimensionnés de manière qu'ils puissent exercer une pression de 5 à 25 104 Pa sur la pile d'électrodes En rapport avec l'élasticité des séparateurs 9 et 10, il faut dimensionner les éléments de ressorts de manière qu'en raison de la pression exercée par les éléments de ressorts sur la pile d'électrodes, les séparateurs élastiques soient comprimés seulement à environ 80 à 55 % et de préférence à 70 à 60 % de leur épaisseur initiale à l'état non chargé En outre, il faut éviter une compression trop forte des séparateurs élastiques par les éléments de ressorts En général, lorsque la compression des éléments de ressorts augmente, la pression exercée par ces éléments augmente, mais grâce à un choix approprié de la courbe caractéristique des ressorts on doit aboutir à ce

que les pressions pouvant être exercées sur la pile d'élec-

trodes dans le cas de la compression maximale des ressorts d'une part et dans le cas de l'allongement maximum d'autre part, ne s'écartent pas trop fortement On va expliquer ceci brièvement en référence à la figure 5 A la partie inférieure de la figure 5, on a représenté de façon stylisée un ressort hélicoïdal de pression 21 et, au-dessus

de cette figure, on a représenté un diagramme force-

distance, sur lequel on a porté deux courbes caractéristiques différentes de ressorts Une courbe caractéristique rectiligne d'un ressort concerne une compression ou une détente sans résistance de l'élément de ressort; la force augmente linéairement à partir de zéro lorsque la compression du ressort augmente Lorsque le ressort a atteint sa longueur de travail L sous l'effet de la compression maximale, la force du ressort a atteint la valeur 100 % La gamme de travail, du point de vue de la course de déplacement, est caractérisée par la course élastique utilisable h du ressort; la longueur L, qui est la longueur maximale possible sur cette course élastique utilisable du ressort, est également indiquée sur la figure En raison de résistances de déplacements des plaques d'électrodes et notamment des plaques formant séparateurs à l'intérieur du boîtier de l'élément, il apparaît un décalage en forme d'hystérésis de la courbe caractéristique du ressort vers le bas, comme cela est également marqué sur la figure 5 Dans l'exemple représenté sur la figure 5, la force résistive R est supérieure à la moitié de la force du

ressort, sans résistance, pour la longueur Lo du ressort.

Les forces du ressort, qui subsistent encore effectivement en plus des résistances de déplacement R pour la longueur L du ressort, sont égales encore seulement, dans l'exemple chiffré choisi, à 30 % de la force du ressort maximale possible en théorie, pour la compression maximale du ressort à la longueur L On s'efforce d'obtenir que cette valeur inférieure soit égale à au moins environ 25 % et de

préférence à plus de 35 %.

En raison de la compression de la pile d'élec-

trodes avec une force définie, il est possible de compenser des tolérances de construction de différents composants de la pile d'électrodes et de conserver une épaisseur constante pour les séparateurs relativement mous, au moyen d'une pression de serrage de valeur définie, même si au cours de l'utilisation de l'accumulateur, les électrodes venaient à gonfler Pour des séparateurs classiques formés de nappes de polyamide, il s'est avéré approprié d'avoir une pression de travail pour laquelle les séparateurs sont comprimés à environ 60 % de leur épaisseur à l'état non

chargé Ceci requiert une courbe caractéristique d'élasti-

cité douce du ressort, avec de faibles variations de la force sur une longue course élastique Cependant, il faut que le dispositif résiste aux vibrations par exemple pour des voyages dans l'espace, ce qui requiert habituellement des forces intenses progressives de ressorts Dans un exemple réalisé d'un accumulateur, la pile d'électrodes était constituée par un ensemble de 176 composants individuels possédant une hauteur nominale de 161 mm; les plaques d'électrodes possédaient une longueur latérale de 61 mm, et on avait prévu des structures diffusantes, des séparateurs et des structures de recombinaison Pour vaincre le frottement de la pile au niveau de la paroi du boîtier, une force comprise entre 130 et 140 N était nécessaire Pour cette pile, on a choisi un paquet de

ressorts possédant une constante d'élasticité de 90 N/mm.

La course élastique utilisable h était limitée à 6 mm; ainsi à l'état non chargé, les ressorts faisaient saillie

hors de leurs trous 23 ménagés dans la plaque perforée 22.

De ce fait, on disposait d'une force maximale des ressorts de 540 N Dans l'élément prêt à fonctionner, les ressorts faisaient saillie sur une distance de 3 mm par rapport à la plaque des ressorts; ceci correspondait à une force de 270 N appliquée à la pile d'électrodes Pour une "course de respiration de 1 mm de la pile sous l'effet de la modification de la densité des masses pendant la charge et la décharge, qui correspondait à environ 1,2 % de la hauteur de la pile la force, qui pouvait être exercée par les ressorts, était comprise entre 180 et 360 N La limitation de la course est nécessaire pour que l'on puisse définir une hauteur maximale de la pile pour le dimensionnement de la longueur des languettes de l'électrode la plus proche du fond jusqu'à la borne polaire Lors de la contraction de la pile en hauteur, cette languette la plus longue peut fléchir en prenant une forme coudée dans le puits 16, et de même les languettes de dérivation du courant des plaques d'électrodes les plus rapprochées de la paroi de traversée polaire 4 peuvent fléchir à un degré plus faible Un allongement au-delà de la longueur des languettes de dérivation du courant appliquant une contrainte à la liaison des languettes de dérivation du courant aux plaques d'électrodes et pourrait conduire à l'arrachement des languettes de dérivation du courant. En ce qui concerne le mode d'action des différentes caractéristiques de l'accumulateur décrit jusqu'alors, on peut indiquer ce qui suit: En raison de la forme carrée en coupe transversale de la pile d'électrodes, le poids des composants passifs, qui sont nécessaires pour le fonctionnement de l'accumulateur, à savoir les plaques de serrage et les éléments de ressorts, qui sont nécessaires en supplément par rapport aux accumulateurs usuels, peut

être maintenu à une valeur comparativement faible.

Les composants de la pile d'électrodes, qui sont disposés perpendiculairement aux parois latérales 2 de surface étendue du boîtier peuvent absorber des forces nettement plus intenses que s'ils étaient disposés

parallèlement aux parois de surface étendue du boîtier.

Étant donné que les pressions intérieures, qui apparaissent pendant le fonctionnement de l'accumulateur, sont seulement faibles dans le cas d'une vitesse suffisante de réduction de l'oxygène et tendent à être inférieures à la pression atmosphérique, la pile d'électrodes supporte efficacement, contre l'action de la pression atmosphérique extérieure, les parois latérales de surface étendue du boîtier, sur l'ensemble des quatre côtés D'autre part la pile d'électrodes et notamment ses séparateurs sont déchargés de forces, qui agissent sur le boîtier de l'élément, sous

l'effet d'une surpression extérieure.

Le trou médian ou le puits 16, qui est formé par les trous médians, facilite, par rapport à des formes de réalisation usuelles d'accumulateurs comparables, l'évacuation de chaleur à partir de la pile d'électrodes,

sur le trajet le plus court de conduction thermique.

Comparativement aux éléments circulaires, la section transversale carrée du boîtier permet surtout une meilleure densité d'entassement lors de l'assemblage de batteries à partir des éléments individuels Au contraire, un éventuel inconvénient d'une répartition de la température, qui ne serait pas aussi uniforme dans les éléments carrés que dans

des éléments circulaires, s'avère être relativement faible.

Le volume du puits formé par les trous médians peut être dimensionné sans tenir compte du volume occupé par les languettes de dérivation du courant et d'un corps isolant 26 enfiché dans le puits, par exemple de manière qu'il puisse loger l'ensemble du volume de l'électrolyte nécessaire Lors de la mise en service, l'élément sec vidé peut être rempli rapidement avec toute la quantité d'électrolyte, qui peut, après fermeture de l'élément de fermeture 6 prévu dans la paroi de traversée polaire 4, se répartir uniformément entre tous les composants de la pile

d'électrodes, lorsque l'accumulateur est horizontal.

La disposition des languettes de dérivation du courant à l'intérieur du puits formé par les trous médians évite, dans le cas d'un changement du courant de charge avec une fréquence accrue, l'induction de tensions parasites dans des composants voisins En outre, cette disposition fournit une place suffisante aux languettes de dérivation du courant lors de la "respiration" de la pile d'électrodes pendant la charge et la décharge, de sorte que cet ensemble peut se régler librement sur une allure fléchie modifiée En outre, on obtient une répartition uniforme de la densité de courant dans les différentes plaques d'électrodes grâce au contact, réalisé à proximité du centre des plaques, des languettes de dérivation du courant. Sur la base de la disposition des différentes plaques d'électrodes parallèlement à la paroi plus petite du boîtier, c'est-à-dire parallèlement à la paroi de fond 3 plus petite ou à la paroi de traversée polaire 4 plus petite, le nombre des plaques d'électrodes est accru pour une capacité prédéterminée de l'accumulateur, par rapport au nombre de plaques d'électrodes dans le type de réalisation classique, ce qui accroît la dépense de construction Cependant la configuration des plaques d'électrodes permet l'utilisation de techniques de fabrication qui réalisent une économie de temps et peuvent être automatisées Le montage des différents éléments individuels de la pile d'électrodes peut s'effectuer dans une direction L'alignement des différents composants est comparativement simple et peut par conséquent être automatisé de telle sorte que l'accroissement du nombre des

composants ne représente pas un inconvénient important.

Enfin, ce type de réalisation permet également une adaptation simple, qui peut être finement étagée, de la capacité grâce à un choix approprié de la hauteur de la

pile et de la hauteur de l'enveloppe du boîtier.

Les éléments de ressorts, qui sont montés sur une face frontale de la pile d'électrodes, garantissent l'obtention d'un état de compression défini de la pile d'électrodes, notamment des séparateurs pouvant être comprimés relativement aisément Un état de compression limité défini des séparateurs garantit que ces derniers possèdent partout un certain volume minimum de pores pour recevoir l'électrolyte et garantissent par conséquent un déroulement ordonné des processus chimiques lors de la charge ou de la décharge de l'accumulateur Cette sécurité de fonctionnement est également obtenue pendant une longue durée de vie avec de nombreux cycles de charge et de décharge et avec des plaques d'électrodes qui varient de façon modérée Les bords 11 des séparateurs, qui sont superposés à la manière d'écailles entre la paroi latérale 2 du boîtier et la pile d'électrodes 15, présentent d'une part une importance du point de vue technique de fabrication étant donné qu'ils évitent l'insertion, qui est pénible dans le cas d'éléments classiques, de plaques d'électrodes individuelles dans des logements préfabriqués pour séparateurs ou bien le pliage de longs bords des séparateurs autour des plaques d'électrodes Au niveau du bord extérieur, les plaques d'électrodes sont insérées dans les bords en chevauchement des séparateurs Ces bords en chevauchement agissent, dans le cas d'une insertion très rigide de la pile d'électrodes dans l'enveloppe du boîtier de l'élément et par conséquent dans le cas d'une compression radiale intense des bords du séparateur, en tant qu'élément d'étanchéité hydraulique De ce fait on obtient un logement pour séparateur, qui est ouvert en direction du trou médian 12 de la plaque d'électrode respective Les bords d'au moins deux séparateurs voisins ne devraient pas être superposés au point que les plaques d'électrodes possédant une polarité déterminée soient

complètement entourées au niveau de leur bord extérieur.

Des bords saillants plus longs de séparateurs peuvent former sinon, c'est-à-dire dans le cas d'un ajustement plus lâche de la pile d'électrodes dans l'enveloppe du boîtier de l'élément, une mèche de paroi continue, qui garantit une compensation efficace de la concentration et une bonne répartition uniforme de l'électrolyte à l'intérieur de la

pile d'électrodes.

Un corps isolant 26, qui peut être introduit axialement dans le puits, est disposé dans le puits 16 formé par les trous médians 12 dans la pile d'électrodes Ce corps isolant correspond, par sa surface enveloppe extérieure, à la forme en coupe transversale du puits, mais un jeu d'au moins 1 mm subsiste tout autour, par rapport au contour intérieur du puits La section transversale du corps isolant inséré 26 est réalisée approximativement avec une forme de S, ce qui permet d'obtenir des rainures axiales, qui logent les languettes de dérivation du courant 17 et 18 et qui isolent électriquement les unes des autres les languettes de dérivation du courant possédant des polarités différentes En direction du trou médian, les plaques formant séparateurs font saillie en ligne droite vers l'intérieur sur environ 1 à 2 mm, comme cela est indiqué sur la figure 8 De façon étonnante, on a établi que des bords de séparateurs, qui pénètrent librement dans le trou intérieur ou dans le puits intérieur et font saillie seulement légèrement par rapport aux électrodes garantissent une séparation tout à fait suffisante des plaques d'électrodes vis-à-vis d'une croissance de dendrites A la place de la disposition rectiligne en saillie des bords des séparateurs au niveau du trou médian, ces derniers peuvent cependant également se chevaucher, avec un débordement plus important, à la manière d'écailles, dans la zone du trou médian, comme cela est illustré sur la figure 7, et être comprimés par les corps isolants intérieurs 26, ce qui permet d'obtenir un système

de blocage hydraulique du gaz.

Les avantages de la réalisation conforme à l'in-

vention sont également valables pour des variantes décrites plus loin et qui servent, en fonction du but d'utilisation, à réaliser les répartitions des pores ou l'opération de recombinaison qui est provoquée de ce fait: La représentation détaillée de la figure 3 montre une coupe transversale de la pile d'électrodes 15 y compris la paroi latérale 2 du boîtier équipé de l'isolant intérieur 25 Dans l'exemple de réalisation représenté en cet endroit, sur une plaque d'électrode positive 7 est disposé un séparateur 10 à gros pores, sur lequel est disposée une structure diffusante 13, sur laquelle est placée une plaque d'électrode négative 8, sur laquelle est disposé un séparateur à pores fins 9 Ce groupe comportant au total cinq éléments se répète selon la même séquence à l'intérieur de la pile d'électrodes Les séparateurs à pores fins 9 sont par conséquent disposés directement entre une plaque d'électrode positive 7 d'une part et une plaque d'électrode négative 8 d'autre part; ces séparateurs à pores fins 9 ont un effet capillaire particulièrement actif et fixent par conséquent bien l'électrolyte, alors qu'ils opposent une résistance relativement élevée vis-à-vis de pénétrations du gaz Les séparateurs à gros pores 10 sont disposés d'une part entre la plaque d'électrode positive 7 et la structure diffusante 13 d'autre part, structure qui est en contact électrique, par serrage, avec l'électrode négative 8 et est placée au potentiel négatif en raison de la métallisation Les séparateurs à gros pores 10 possèdent

un effet capillaire particulièrement faible et par consé-

quent fixent seulement relativement peu l'électrolyte et peuvent donc être traversés aisément par le gaz De ce fait, pendant la surcharge, l'oxygène, qui apparaît au ni- veau des électrodes positives, peut parvenir sur toute la

surface et selon un court trajet dans la structure diffu-

sante, en traversant le séparateur à gros pores De façon

étonnante, on a trouvé qu'il se produit également une fixa-

tion intense de l'électrolyte dans le séparateur 9, instal-

lé entre les plaques d'électrodes positives et négatives, d'une part, et une faible fixation de l'électrolyte dans le cas du séparateur 10, installé entre la plaque d'électrode

positive et la structure diffusante 13, d'autre part, éga-

lement lorsque les deux séparateurs sont constitués par le même matériau, par exemple une nappe de polyamide possédant une polarité d'environ 70 % Le contact hydraulique est bon

en raison de la présence des séparateurs 9, qui sont pres-

que complètement remplis par l'électrolyte, entre les élec-

trodes positives et négatives à pores fins, qui sont acti-

ves du point de vue capillaire, et fournit une résistance électrique faible Entre la structure diffusante 13 qui présente un faible effet capillaire et les électrodes positives, le contact hydraulique par l'intermédiaire des séparateurs 10, qui sont pauvres en électrolyte, est au moins suffisamment bonne pour permettre une égalisation de

la concentration de l'électrolyte dans la pile d'électro-

des La capacité de charge d'un tel élément avec un courant qui charge complètement l'accumulateur en une heure, a été enregistrée sur plus de mille cycles sans qu'il apparaisse

aucun signe d'une perte de capacité.

Naturellement l'effet mentionné plus haut d'une traversée préférée du séparateur 10 par l'oxygène depuis la plaque d'électrode positive 7, dans la structure diffusante

13, est plus efficace lorsque comme cela a été indiqué -

les séparateurs 10 sont réalisés à gros pores, et au moins avec des pores d'une taille supérieure aux séparateurs 9 A cet égard, on choisira de façon appropriée les séparateurs en fonction de leur pression de pénétration de gaz dans l'état imprégné d'un liquide Assurément le séparateur à pores fins 9 doit posséder, à l'état imprégné par le liquide, mais retiré de la pile d'électrodes, une pression de pénétration du gaz égale à au moins 0,5 105 Pa, et le séparateur à gros pores 10 doit posséder une pression de pénétration du gaz égale au maximum à 0,1 105 Pa Par ailleurs on choisit l'échelonnement des pressions de passage du gaz entre le séparateur à pores fins 9 et le séparateur à gros pores 10 de manière que le rapport des valeurs des pressions de pénétration du gaz pour les séparateurs à pores fins et à gros pores, montés dans un

élément, soit supérieur à dix.

Dans l'état de la technique, on a prévu ce qu'on appelle des dispositifs "isplit-negativell des composants dans la pile d'électrodes, dans laquelle les plaques d'électrodes négatives sont divisées et respectivement une structure diffusante 13 ou comme représenté sur la figure 8 un corps de recombinaison 28 est prévu respectivement entre les plaques d'électrodes Cette forme de réalisation requiert cependant normalement un nombre de languettes négatives de dérivation du courant égal au double du nombre des languettes positives de dérivation du courant, ce qui non seulement est coûteux du point de vue fabrication, mais également présente un besoin important en place De façon étonnante, il s'est avéré que la dérivation du courant par les deux plaques d'électrodes négatives réunies peut être réalisée par l'intermédiaire de la structure diffusante ou du corps de recombinaison 28, disposé en position centrale entre ces plaques d'électrodes, lorsqu'on utilise à cet effet un matériau possédant une structure appropriée, par exemple une structure composite formée de fibres sous la forme d'un feutre aiguilleté de polypropylène recouvert de nickel Le contact entre la structure diffusante ou le corps de recombinaison et les deux électrodes négatives voisines est un contact établi par serrage sur une certaine surface La résistance de jonction de ce contact s'est avérée être suffisamment faible même pour la pression de serrage relativement faible, qui résulte de la force de l'application des éléments de ressorts 21 sur la pile d'électrodes De même la résistance aux vibrations était également étonnante: dans le cas d'une charge égale à 40 fois l'accélération de la pesanteur, la pile d'électrodes n'a subi aucun endommagement mécanique, ni électrique Le nombre des languettes négatives de dérivation du courant 18 est presque aussi élevé que le nombre des languettes positives de dérivation du courant 17, en raison de la dérivation de courant représenté sur la figure 8 ou du montage des languettes-négatives de dérivation du courant sur le corps intercalé de recombinaison 28 En fonction du choix de la polarité pour les plaques d'électrodes terminales, le nombre des languettes positives de dérivation est supérieur ou inférieur d'une unité au nombre

des languettes négatives de dérivation du courant.

L'agencement, représenté sur la figure 3, de la pile d'électrodes équipée de séparateurs 9 et 10 ayant des effets capillaires différents, complété par une superposition en forme d'écailles des bords du séparateur également au voisinage du trou central 12 se caractérise par les avantages suivants: une diffusion d'oxygène sur toute la surface de la face arrière de l'électrode positive réalisée de préférence sous la forme d'une électrode en oxyde de nickel est imposée à travers le séparateur macroporeux 10 au niveau de la structure diffusante 13 en contact avec l'électrode négative voisine 7 agencée de préférence sous la forme d'une électrode en cadmium Les déplacements de l'électrolyte, qui en résultent, sont rapidement compensés par l'action de mèche des bords des séparateurs, qui sont superposés extérieurement et intérieurement dans la pile Cette réalisation est recommandée notamment pour le fonctionnement avec des taux élevés de charges et de surcharges et avec des exigences élevées du point de vue du nombre de cycles de durée de vie, étant donné que toute la surface des structures diffusantes est utilisée La répartition de température et la répartition de la concentration de l'électrolyte sur la surface de l'électrode sont compensées et contribuent à

conférer une longue durée de vie aux plaques d'électrodes.

Dans le cas d'un agencement de la pile d'électrodes équipée de séparateurs microporeux, des bords de séparateurs, qui se chevauchent sur le côté extérieur et des bords de séparateurs, qui sont en débordement avec une forme rectiligne sur le côté intérieur, mais seulement sur une hauteur d'environ 1 mm, obligent l'oxygène à quitter l'électrode positive en passant par-dessus le bord circonférentiel intérieur du trou médian Dans le puits formé par les trous médians à l'intérieur de la pile d'électrodes, l'oxygène peut se répartir uniformément dans la pile d'électrodes et pénétrer dans les structures diffusantes 13 à partir du puits En raison de la répartition uniforme de la charge entre toutes les électrodes, ceci conduit, indépendamment de la position de montage des électrodes dans la pile, à une longue durée de

vie de l'élément.

On a fabriqué et testé plusieurs accumulateurs sur la base des caractéristiques décrites A titre d'exemple, on a représenté un élément possédant une capacité de 40 Ah et comportant un dispositif de plaquesd'électrodes sous la forme d'une pile comme représenté sur la figure 8, mais les structures diffusantes étaient prévues entre les couples de plaques d'électrodes

négatives La pile d'électrodes était constituée de trente-

quatre électrodes de nickel, trente-cinq structures diffusantes, soixante-huit électrodes de cadmium et soixante-neuf séparateurs formés de nappes de polyamide possédant un même état de surface La longueur latérale des électrodes et des structures diffusantes était égale à

61 mm et celle du trou médian carré était égale à 25 mm.

Pour les séparateurs, les dimensions correspondantes étaient 65 mm et 23 mm Les plaques d'électrodes positives et les structures diffusantes étaient pourvues de languettes de dérivation du courant formées d'une tôle de

nickel d'une largeur de 8 mm et d'une épaisseur de 0,2 mm.

Entre la pile d'électrodes et la plaque de serrage supérieure 19, on avait disposé un corps de recombinaison possédant les mêmes dimensions que les plaques d'électrodes Le corps de recombinaison prévu à l'extrémité de la pile d'électrodes était constitué par une structure diffusante, sur la surface supérieure nickelée de laquelle avait été déposé du platine ou du palladium de manière à accélérer catalytiquemente l'oxydation de faibles quantités d'hydrogène dans l'élément Le corps de recombinaison, qui jouxte la plaque de serrage supérieure 19, était séparé de

la dernière plaque d'électrode, par l'un des séparateurs.

On peut également choisir une autre disposition et un autre nombre de corps de recombinaison La hauteur totale de la pile d'électrodes était égale à 135 mm pour une force élastique d'environ 300 N agissant sur la pile les séparateurs étaient comprimés dans la pile à 63 % de leur épaisseur nominale Comme éléments de ressorts, on avait prévu 16 ressorts hélicoïdaux de pression possédant une course élastique maximale de 6 mm L'élément contenait cm 3 d'un électrolyte formé d'une lessive alcaline ayant pour densité 1,31 g/cm 3 La paroi latérale 2 du boîtier était constituée par un acier inoxydable d'une épaisseur de 0,3 mm, tandis que la paroi de traversée polaire 4 et la paroi de fond 3 étaient constituées par une tôle de même qualité possédant une épaisseur de 0,6 mm Des essais de mise en pression avec les boîtiers d'éléments ont fourni des pressions d'éclatement dépassant 40 105 Pa Les dimensions de l'élément étaient égales à 63 mm * 63 mm * 160 mm sans tenir compte des bornes polaires; en tenant compte des bornes polaires, l'élément possédait une hauteur de 167 mm Le poids était égal à 1430 g Lors de la décharge avec un courant de 20 ampères, on a mesuré une capacité de 42 Ah pour une tension de décharge moyenne de 1,2 volt Il en résulte un contenu en énergie de 78,8 Wh/l

ou de 35,2 Wh/kg.

Pour l'assemblage d'éléments individuels pour

former une batterie, le renforcement du boîtier de l'élé-

ment au moyen des plaques de serrage supérieure et inférieure 19 et 20 s'est avéré avantageux Pour éviter une déformation du boîtier mince en tôle, il est approprié d'appliquer des forces exercées par des éléments de liaison, par exemple des tirants, aux parties rigidifiées du boîtier Le soutien élastique des parois du boîtier par les bords des séparateurs conduit à un bon contact thermique superficiel des éléments de paroi non rigidifiés les uns contre les autres ou avec des plaques d'aluminium

souvent utilisés pour l'évacuation de chaleur.

Des améliorations obtenues de cette manière

peuvent naturellement être appliquées à des types d'élé-

ments ou des systèmes de batteries à utilisation électro-

chimique, d'un type étanche aux gaz avec recombinaison de l'oxygène, comme par exemple cadmium/oxyde d'argent,

zinc/oxyde de nickel ou zinc/oxyde d'argent.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1 Élément d'accumulateur basé sur le principe de la circulation de l'oxygène, comportant une électrode en cadmium en tant qu'électrode négative ( 8), et un électrolyte alcalin, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier d'élément ( 1) de forme parallélépipédique et fermé d'une manière étanche aux gaz, en outre des bornes polaires positive et négative ( 5), qui traversent la paroi paroi ( 4) de traversée polaire du même côté du boîtier et qui sont raccordées de façon électriquement conductrice à des pattes ( 17 ou 18) de dérivation du courant possédant une polarité correspondante,

plusieurs plaques d'électrodes sensiblement rectangu-

laires ( 7,8), qui sont disposées parallèlement à la paroi ( 4) de traversée polaire, sont empilées pour former une pile d'électrodes ( 15) et possèdent des polarités différentes et entre lesquelles sont insérés respectivement des séparateurs ( 9,10), et que parmi les plaques d'électrodes ( 7,8) empilées de façon alternée et possédant des polarités différentes, les plaques d'électrodes négatives ( 8) possèdent respectivement une capacité de blocage supérieure à celle des plaques d'électrodes positives ( 7), et que toutes les plaques d'électrodes ( 7,8) comportent des trous médians respectifs ( 12) agencés et disposés de manière à être en recouvrement coïncidant et sont entourées, d'une manière équidistante, sur l'ensemble de leurs quatre côtés circonférentiels, par la paroi latérale ( 2) du boîtier, qui est disposée transversalement par rapport à la paroi de traversée polaire ( 4), et qu'en outre les plaques d'électrodes positives ( 7) sont équipées de languettes respectives de dérivation du courant ( 17), qui sont montées en position superposée avec une périphérie identique sur le bord intérieur du trou médian ( 12), et les plaques d'électrodes négatives ( 8) sont équipées de languettes respectives de dérivation du courant ( 18), qui sont également installées en position superposée avec une périphérie identique sur le bord intérieur des trous médians ( 12), mais en étant décalées par rapport aux languettes positives de dérivation du courant ( 17) et en étant isolées électriquement vis-à-vis de ces languettes, et dans lequel les languettes de dérivation du courant ( 17,18) s'étendent respectivement, dans le puits ( 16) formé par les trous médians ( 12) à l'intérieur de la pile d'électrodes ( 15), jusqu'aux bornes polaires ( 5) possédant les polarités correspondantes, et que les languettes de dérivation du courant ( 17, 18) et leur raccordement aux bornes polaires ( 5) sont réalisées respectivement élastiquement de telle sorte que les plaques d'électrodes ( 7,8) peuvent exécuter sans être gênées par les languettes de dérivation du courant ( 17,18) de petits déplacements relatifs dans la direction de la pile d'électrodes ( 15) à l'intérieur du boîtier ( 1) de l'élément, et

qu'en outre sur les deux extrémités de la pile d'élec-

trodes ( 15) sont disposées, à l'intérieur du boîtier ( 1) de l'élément, des plaques de serrage ( 19,20), dont l'une ( 19) prend appui sur le boîtier, et qu'une pression approximativement uniforme sur l'étendue de la plaque de serrage ( 20) peut être appliquée sur la plaque de serrage ( 20) située à l'opposé de la plaque de serrage ( 19) qui prend appui sur le boîtier, par un ensemble d'éléments de ressorts ( 21), qui couvrent la surface, les éléments de ressorts ( 21) prenant appui au moins indirectement sur la face intérieure de la paroi correspondante du boîtier (paroi de fond 3), et que les séparateurs ( 9,10,27) sont réalisés respectivement sous la forme de feuilles individuelles, qui ont des contours correspondants, font saillie au moins sur le bord extérieur ( 11) et sont pourvues également d'un trou médian et dont les bords saillants ( 11) sont tous repliés axialement dans la même direction

et se chevauchent à la manière d'écailles.

2 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pile d'électrodes ( 15), qui est orientée perpendiculairement au plan dans lequel s'étendent les différentes plaques d'électrodes ( 6, 8), est parallèle à la surface de taille maximale ou la plus grande (surface

latérale 2) du boîtier ( 1) de l'élément.

3 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur de la pile d'électrodes ( 15) est supérieure à la longueur latérale la plus grande

des plaques d'électrodes ( 7,8).

4 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques d'électrodes ( 7,8) sont

réalisées avec une forme carrée.

5 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les trous médians ( 12) sont réalisés

avec une forme rectangulaire, de préférence carrée.

6 Élément suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les côtés des trous médians ( 12) sont disposés parallèlement aux côtés des plaques d'électrodes

( 7,8).

7 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ressort ( 21) sont agencés et/ou disposés de telle sorte qu'ils fournissent une course élastique active (h) comprise entre 1 et 5 % de

la hauteur de la pile d'électrodes ( 15).

8 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ressorts ( 15) sont disposés au voisinage de la paroi (paroi de fond 3) du boîtier ( 1) de l'élément, située à l'opposé de la paroi de

traversée polaire ( 4).

9 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ressort ( 21) sont dimensionnés de telle sorte qu'ils exercent une pression de 5 à 25 104 Pa sur la pile d'électrodes ( 15). Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ressorts ( 21) sont dimensionnés de telle sorte qu'en raison de la pression qu'ils peuvent exercer sur la pile d'électrodes ( 15), les séparateurs élastiques ( 9,10,27) peuvent être comprimés à environ 80 à 55 % et de préférence à environ 70 à 60 % de

leur épaisseur initiale à l'état non chargé.

11 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ressorts sont dimensionnés, en rapport avec leurs caractéristiques élastiques, de telle sorte que le rapport des pressions qu'ils peuvent appliquer la pile d'électrodes ( 15), à savoir de la pression pour la longueur maximale de ressort (L) à l'intérieur de la course élastique (h) utilisable de façon active du ressort et en tenant compte d'une résistance de glissement de la pile d'électrodes ( 15) à l'intérieur du boîtier ( 1) de l'élément d'une part, et de la pression dans le cas de la compression maximale du ressort (longueur L du ressort) à l'intérieur de la course élastique utilisable (h) du ressort et sans l'action d'une résistance de glissement de la pile d'électrode ( 15) à l'intérieur du boîtier ( 1) de l'élément d'autre part, est égal au moins à environ 0,

25 et de préférence à plus de 0,35. 12 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de ressort ( 21) sont formés par une multiplicité de ressorts hélicoïdaux de pression insérés côte- à-côte en parallèle du point de vue position et fonctionnement, dans une plaque perforée ( 22), respectivement l'un des ressorts hélicoïdaux de pression étant maintenu et guidé dans un trou ( 23) de la plaque perforée ( 22), et la surface ( 24), tournée vers la pile d'électrodes ( 15), de la plaque perforée ( 22) limitant la course élastique utilisable (h) des ressorts hélicoïdaux de pression dans le cas de la compression maximale des

ressorts (longueur L des ressorts).

13 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier ( 1) de l'élément est réalisé en un métal, de préférence de l'acier inoxydable, et comporte sur sa face intérieure un isolant électrique

( 25) recouvrant la surface.

14 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans le puits ( 16) formé par les trous médians ( 12) dans la pile d'électrodes ( 15) est disposé un corps isolant ( 26) qui peut être inséré dans ce puits et dont la surface enveloppe extérieure correspond à la forme du puits ( 16), formé par les trous médians ( 12), des plaques d'électrodes ( 7,8), un jeu d'au moins 1 mm étant cependant ménagé sur tout le pourtour par rapport au contour intérieur du puits ( 16), et qui possède une section transversale approximativement en forme de S comportant des rainures axiales, qui logent les languettes de dérivation du courant ( 17,18) et les guident, et isole électriquement les unes par rapport aux autres les languettes de dérivation de

courant ( 17,18).

15 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles formant séparateurs ( 27) font saillie radialement vers l'intérieur selon une disposition rectiligne sur environ 1 à 2 mm, au niveau du

trou médian.

la revendication 1, 16 Élément suivant caractérisé en ce que les feuilles formant séparateurs ( 9, ) font saillie radialement vers l'intérieur sur au moins l'épaisseur des plaques d'électrodes ( 7,8), dans la zone du trou médian ( 12), et que ces bords intérieurs saillants des feuilles formant séparateurs ( 9,10) sont repliés à demeure de telle sorte qu'ils se chevauchent dans leur succession

axiale à la manière d'écailles.

17 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'à chaque plaque d'électrode négative ( 8) est associée respectivement une structure diffusante en forme de disque ( 13) perméable aux gaz, électriquement isolante, agencée avec le même contour en projection horizontale que les plaques d'électrodes ( 8) et placée en contact électrique, selon un contact par compression, avec l'électrode négative associée ( 8), ou un corps correspondant de recombinaison ( 28), le corps de recombinaison étant en outre équipé en supplément d'un revêtement de platine qui favorise, du point de vue

catalytique, l'oxydation de l'hydrogène.

18 Élément suivant la revendication 17, caractérisé en ce que les deux séparateurs ( 9,10), qui sont associés respectivement à une plaque d'électrode négative ( 8), sont agencés différemment, le séparateur ( 9), qui est disposé sur la face de la plaque d'électrode négative ( 8), qui est tournée directement vers une plaque d'électrode positive ( 7), étant réalisé avec de fins pores et de manière à avoir un effet capillaire, tandis que le séparateur ( 10) qui est disposé sur la face opposée de la plaque d'électrode négative ( 8), qui est tournée vers une plaque d'électrode positive ( 7) moyennant l'interposition de la structure diffusant ( 13) ou du corps de recombinaison ( 28), est réalisé avec de gros pores et de manière à être

perméable aux gaz.

19 Élément suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'à chaque plaque d'électrode positive ( 16) sont associées deux plaques d'électrodes négatives ( 8) entre lesquelles est intercalée une structure diffusante ( 13) ou un corps de recombinaison ( 28), qui est placé en contact électrique par compression avec les deux plaques d'électrodes. Élément suivant la revendication 19, caractérisé en ce que la languette de dérivation du courant ( 18) de chaque couple ( 29) de plaques d'électrodes négatives ( 8) est disposée respectivement sur la structure diffusante ( 13) ou le corps de recombinaison ( 28), qui est

disposé respectivement entre ces plaques d'électrodes.

21 Élément suivant la revendication 17, caractérisé en ce que la structure diffusante ( 13) possède une porosité comprise entre 50 et 90 % et des pores d'un

diamètre d'environ 20 à 200 pm.

22 Élément suivant la revendication 18, caractérisé en ce que lorsque le séparateur à pores fins ( 9) est dans un état imprégné par un liquide, mais détaché de la pile d'électrodes ( 15), il possède une pression de traversée du gaz d'au moins 0,5 105 Pa et que le séparateur à gros pores ( 10) possède une pression de traversée du gaz égale au maximum à 0,1 105 Pa, et que le rapport des valeurs de la pression de traversée du gaz dans les séparateurs à pores fins et à gros pores ( 9,10), qui sont

montés dans un élément, est supérieur à 10.

23 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le volume des pores de toutes les structures diffusantes présentes ( 13) et le volume libre du puits ( 16), qui est formé par les trous médians ( 12) et n'est pas occupé par les languettes de dérivation de courant ( 17,18) et le corps isolant ( 26), sont dimensionnés de manière à pouvoir loger la totalité de la quantité

d'électrolyte nécessaire pour l'élément.

24 Élément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques d'électrodes positives ( 7) contiennent de l'oxyde de nickel en tant que masse active. Élément suivant la revendication caractérisé en ce que les plaques d'électrodes positives ( 7) contiennent de l'oxyde d'argent en tant que masse active. 1,