FR2752092A1 - Generateur electrochimique a electrodes spiralees - Google Patents

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Gerard Rigobert
Laurent Souliac
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Abstract

L'invention concerne un générateur comprenant un conteneur, deux bornes de sorties de courant de polarité opposée, portées par ledit conteneur, chacune des sorties de courant comprenant une partie supérieure, extérieure au conteneur et une partie inférieure, située à l'intérieur du conteneur, et deux électrodes spiralées, l'une de polarité positive et l'autre de polarité négative raccordées électriquement à la sortie de courant correspondante, caractérisé en ce qu'au moins une électrode (13) selon l'invention est raccordée électriquement à la sortie de courant (16) correspondante au moyen d'au moins une lamelle conductrice (4) et une broche (18). Au moins ladite lamelle conductrice (4) est reliée mécaniquement et électriquement à l'un des bords de l'électrode de courant, est saillante et est munie d'au moins une perforation. La broche (18) est immobilisée axialement dans l'électrode (13) spiralée, l'une de ses extrémités (17) étant insérée dans au moins une desdites perforations et est reliée à ladite sortie de courant (16) afin d'établir le contact électrique entre l'électrode (13) et la sortie de courant (16).

Description

GENERATEUR ELECTROCHIMIQUE A ELECTRODES SPIRALEES
La présente invention concerne un générateur électrochimique rechargeable, notamment un générateur électrochimique au lithium.
On sait que dans un générateur électrochimique à électrodes spiralées, les électrodes, sous forme de rubans sont enroulées autour d'un mandrin central pour former un cylindre. Chaque électrode comprend un collecteur de courant métallique qui supporte sur au moins une de ses faces la matière active de l'électrode. L'électrode est connectée électriquement à une sortie de courant qui assure la continuité électrique entre l'électrode et l'application extérieure à laquelle le générateur est associe.
Cette sortie de courant peut être une partie du conteneur du générateur, par exemple son fond, ou une borne de sortie de courant. La borne traverse le conteneur du générateur : la partie située à l'extérieur du conteneur reçoit les connexions extérieures, la partie située à l'intérieur est reliée aux électrodes. Cette borne peut être solidaire ou rapportée au conteneur. Lorsqu'elle est rapportée au conteneur, un joint d'étanchéité et d'isolation électrique est usuellement prévu entre ladite sortie de courant et le conteneur du générateur.
I1 existe plusieurs façons de raccorder électriquement une électrode à une sortie de courant.
L'une de ces façons est l'utilisation d'une lamelle conductrice ou mince bande métallique : l'une de ses extrémités est soudée sur le collecteur, l'autre extrémité étant soudée à la sortie de courant. Pour des raisons d'encombrement, la lamelle est généralement fixée sur la partie du collecteur la plus proche de l'axe de spiralage.
En pratique, pour connecter une électrode à une sortie de courant, par exemple à une borne de sortie de courant qui traverse un couvercle, l'extrémité de la lamelle est positionnée, maintenue et fixée sur la partie interne de la borne. Celle-ci est fixée au couvercle, par l'intermédiaire, par exemple, d'un joint d'étanchéité et d'isolation électrique. Le générateur est ensuite fermé à l'aide du couvercle, solidaire de la borne, qui est elle-même reliée à l'électrode à l'aide des lamelles. Lors de cette fermeture, la fixation des lamelles sur la borne, voire les lamelles elles-mêmes, risque d'être détériorée. En outre, le positionnement de la lamelle vis-à-vis de la partie interne de la borne ainsi que son maintien avant sa fixation s'avère mal aisé. Par ailleurs, ce type de connexion électrique ne convient que pour une électrode d'une capacité inférieure à 5 Ah et d'une puissance peu élevée, par exemple inférieure à 40 watts.
L'invention a pour but de proposer un générateur électrochimique possédant au moins un raccordement électrique d'une électrode à une sortie de courant dont la mise en oeuvre soit simple.
L'invention a pour but de proposer un générateur électrochimique à électrodes spiralées, d'une grande capacité et/ou d'une grande puissance.
L'invention a pour but de proposer un générateur électrochimique à électrodes spiralées au lithium, d'une grande capacité et/ou d'une grande puissance.
On appelle grande capacité une capacité supérieure à 20 ampères-heure. Une grande puissance est, selon l'invention, une puissance supérieure à 60 watts.
L'invention concerne un générateur électrochimique à électrodes spiralées comprenant un conteneur, deux bornes de sorties de courant de polarité opposée, portées par ledit conteneur, chacune des sorties de courant comprenant une partie supérieure, extérieure au conteneur et une partie inférieure, située à l'intérieur du conteneur, et deux électrodes spiralées, l'une de polarité positive et l'autre de polarité négative raccordées électriquement à la sortie de courant correspondante, caractérisé en ce que au moins une électrode est raccordée électriquement à la sortie de courant correspondante au moyen d'au moins une lamelle conductrice et d'une broche immobilisée axialement dans la spirale des électrodes, au moins ladite lamelle conductrice étant reliée mécaniquement et électriquement à l'un des bords de l'électrode, est saillante audit bord, et est munie d'au moins une perforation insérée dans l'extrémité de ladite broche qui est connectée à la sortie de courant correspondante afin d'établir le contact électrique entre l'électrode et ladite sortie de courant.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, au moins une extrémité du mandrin autour duquel l'électrode a été spiralée constitue la broche. Cette extrémité peut être solidaire ou rapportée au mandrin. Le matériau de l'extrémité de la broche peut être conducteur ou isolant électriquement.
Afin d'établir le contact électrique entre l'électrode et la sortie de courant, ladite sortie de courant comporte, selon une variante de ce mode de réalisation, un trou borgne dans lequel l'extrémité de la broche peut être introduite.
I1 peut s'agir d'un trou fileté ou avantageusement d'un trou lisse dans lequel l'introduction est en force.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, la sortie de courant est une borne de sortie de courant dont la partie interne connectée à l'électrode comprend une proéminence assimilée à l'extrémité de ladite broche. En d'autres termes, la broche est une partie de la borne. La ou les lamelles munie(s) d'au moins une perforation est (sont) montée(s) sur la partie interne de la borne. Cette partie présente alors une extrémité suffisamment mince pour permettre ce montage.
Selon une variante de ce mode de réalisation, la ou les lamelle(s) munie(s) de sa perforation est (sont) montée(s) préalablement sur un pion intermédiaire qui se trouve, après la connexion électrique entre l'électrode et la sortie de courant, sous ladite proéminence.
Selon une variante de l'invention, la sortie de courant est une borne de sortie de courant comprenant une partie extérieure au conteneur du générateur, connectée à une application extérieure à laquelle le générateur est associée et une partie interne au conteneur connectée à l'électrode. La partie interne de la borne comprend, selon l'invention, une zone inférieure connectée à l'électrode et une zone supérieure comprenant un méplat susceptible de coopérer avec une butée fixée sur la face interne du conteneur du générateur par l'intermédiaire d'au moins un méplat présent sur un joint situé entre ladite zone supérieure et ladite butée
Selon une autre variante de l'invention, la sortie de courant est une borne de sortie de courant portée par le couvercle du générateur, la partie interne de cette borne étant munie d'au moins un épaulement s'appuyant sur la face interne du couvercle. La borne est fixée sur ledit couvercle selon cette variante par l'écrasement d'un joint présent entre ladite borne et ledit couvercle. Cet écrasement est obtenu, par exemple, par un moyen de serrage.
La perforation de la lamelle peut se faire par tout moyen. Elle peut être perforée avant d'être insérée sur la broche. Elle peut également être perforée pendant le montage : l'extrémité de la broche est alors pointue de manière à perforer la lamelle tout en l'insérant sur la broche. La perforation peut être ouverte ou fermée circulaire ou oblongue.
L'électrode selon l'invention comprend un ruban dit collecteur de courant supportant sur au moins une partie d'au moins une de ses faces la matière active de l'électrode. Ce collecteur est, par exemple, une feuille métallique d'une épaisseur inférieure à 50 microns ou tout autre type de matériau conducteur.
Son bord peut être renforcé. Ce renfort est, par exemple, une surépaisseur rapportée ou solidaire audit bord.
I1 s'agit, par exemple, d'un renflement de l'épaisseur du bord ou d'une pièce rapportée. Cette pièce peut être, par exemple, de dimensions quasiment identiques aux dimensions du bord à renforcer. Elle est fixée audit bord, par exemple par soudure. Elle peut être également en forme de U, les ailes du U venant chevaucher les faces du bord. Elle peut alors être fixée au bord par pincement, soudure ou tout autre moyen.
La lamelle est fixée sur l'un des bords de l'électrode par tout moyen afin d'assurer la liaison électrode/lamelle et afin de conduire le courant. Elle est fixée, par exemple, par soudure. La lamelle peut être une mince bande métallique dont une extrémité est fixée sur le bord du collecteur, l'autre extrémité étant reliée à la sortie de courant. Les deux extrémités de la mince bande métallique peuvent également être fixées sur ledit bord, la lamelle formant une boucle dont l'extrémité est reliée électriquement à la sortie de courant.
Selon une variante avantageuse, la capacité du générateur est supérieure à 20 ampères/heure.
La longueur de l'électrode est, par exemple, supérieure à 2 mètres, voire 5 mètres. Elle est, par exemple, comprise entre 3 et 7 mètres.
Le nombre de lamelles connectées à cette électrode est fonction de la capacité de l'électrode, de sa longueur et de la puissance requise. L'électrode de l'invention peut être munie d'une ou de plusieurs lamelles. Lorsqu'elle est munie de plusieurs lamelles, la distance entre deux lamelles sur l'électrode est par exemple comprise entre 60 mm et 300 millimètres. Elles sont de préférence disposées à intervalles réguliers. Le nombre de ces lamelles est supérieur à 3 et peut même être supérieur à 10 voire 30.
Leur nombre est par exemple compris entre 15 et 40.
Afin d'améliorer le contact electrique entre les lamelles et la sortie de courant, les lamelles sont serrées les unes contre les autres afin de constituer un seul ensemble conducteur en contact avec ladite sortie de courant. Le moyen de serrage peut être assuré par un moyen de pressage tel qu'une bague, ou un écrou. Il est, de préférence, amélioré par l'introduction en force de l'extrémité de la broche dans une cavité.
Après le spiralage de cette électrode munie de ces lamelles, la position des lamelles devient irrégulière sur la section du cylindre formée par cette électrode. Le raccord électrique de ces lamelles à une sortie de courant est fait, selon l'invention, quelque soit la position et le nombre de ces lamelles.
Le générateur selon l'invention est avantageusement un générateur au lithium. Sa capacité est par exemple supérieure à 20 ampère-heure et/ou sa puissance est supérieure à 60 watts.
L'invention concerne également un générateur au lithium comprenant un conteneur, muni d'un fond et d'un couvercle, portant chacun une borne de sortie de courant, au moins une électrode positive et une électrode négative spiralées, connectées respectivement à la sortie de courant correspondante et un ensemble de connexions pour raccorder électriquement chaque électrode à la borne de sortie de courant correspondante. Cet ensemble de connexions est,selon l'invention, pour chaque électrode, au moins une lamelle conductrice reliée mécaniquement et électriquement à l'un des bords de l'électrode, saillante et enfilée sur une extrémité d'une broche immobilisée axialement dans l'électrode spiralée et connectée à la sortie de courant correspondante afin d'établir le contact électrique entre l'électrode et la sortie-de courant.
L'électrode selon l'invention comprend un ruban en forme de spirale supportant sur au moins une partie d'au moins une de ses faces la matière active de l'électrode.
La matière active de l'électrode positive comprend un composé susceptible d'insérer du lithium. Elle est choisie parmi un oxyde de métaux de transition, un sulfure, un sulfate et leur mélange. Il s'agit, par exemple, d'un composé choisi parmi les sulfures métalliques lithiés, les sélériures métalliques lithiés, les oxydes métalliques lithiés et les oxydes lithiés des métaux de transition, et leurs mélanges. On pourra utiliser, par exemple, des dérivés du molybdène, du titane, du chrome, du nickel, du vanadium, du manganèse, du cobalt, du cuivre, du fer, du tungstène, du niobium, du ruthénium ou de l'iridium. I1 s'agit, par exemple, d'oxydes métalliques lithiés choisis, par exemple, parmi les oxydes de cobalt, de nickel, de manganèse, de vanadium, de fer, de titane et leurs mélanges. Le matériau du collecteur est tout matériau compatible avec la matière active de l'électrode et l'électrolyte utilisé. Il est choisi, par exemple, parmi de l'aluminium ou de l'acier inoxydable. Son épaisseur est, par exemple, inférieure à 50 microns. Elle est de préférence comprise entre 10 et 20 microns.
La matière active d'une électrode négative, susceptible d'être utilisée dans un générateur au Lithium, comprend du lithium ou un composé susceptible d'insérer du lithium, par exemple un matériau carbonné choisi parmi le graphite, le coke, et le carbone vitreux. Le matériau de son collecteur de courant est compatible avec la matière active de l'électrode et l'électrolyte utilisé. Il est choisi parmi le cuivre ou le nickel. Son épaisseur est, par exemple, inférieure à 50 microns. Elle est de préférence comprise entre 10 et 20 microns.
Le matériau des lamelles de l'invention est de préférence de même nature que le collecteur sur lequel elles sont fixées. Elles ont une épaisseur comprise entre 50 et 200 microns, de préférence de l'ordre de 100 microns.
Selon une variante avantageuse, la capacité du générateur est supérieure à 20 ampères/heure.
Avantageusement, sa puissance est supérieure à 60 watts.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante donnée à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 représente une vue schématique d'une électrode selon l'invention, susceptible d'être spiralée et de grande capacité,
- la figure 2 représente une vue agrandie d'une lamelle représentée sur la figure 1,
- la figure 3 représente une vue agrandie d'une variante d'une lamelle selon l'invention,
- la figure 4 représente une vue agrandie d'une autre variante d'une lamelle selon l'invention,
- la figure 5 représente une vue partielle en perspective d'un ensemble d'électrodes spiralées munies de plusieurs lamelles selon l'invention,
- la figure 6 représente une coupe schématique longitudinale partielle d'un premier mode de réalisation du raccordement électrique d'une électrode de grande capacité à une sortie de courant selon l'invention,
- la figure 7 représente une coupe d'une variante de la borne de sortie de courant de la figure 7,
- la figure 8 représente une vue en perspective de la borne représentée sur la figure 8,
- la figure 9 représente une coupe schématique longitudinale d'une variante du premier mode de réalisation de l'invention, en particulier le raccordement électrique au conteneur du générateur d'une électrode,
- la figure 10 comporte quatre schémas référencés 10a à 10d selon une coupe schématique longitudinale représentant le montage de plusieurs lamelles sur la broche de l'invention selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Une électrode 1, susceptible d'être spiralée est représentée sur la figure 1. Elle comporte un collecteur de courant 2 sous forme de ruban supportant sur au moins une de ses faces la matière active, 3, de l'électrode. Ce collecteur 2 est en un matériau conducteur. Il est en outre le long de son plus grand bord, soit la longueur L de l'électrode de manière à pouvoir fixer sur ce bord 2 plusieurs lamelles conductrices 4. Ces lamelles 4 s'étendent sensiblement perpendiculairement audit bord et y sont connectées électriquement. Ce bord peut avoir été préalablement consolidé par une surépaisseur ou une pièce rapportée. Le matériau des lamelles 4 peut être plié et perforé. Il s'agit de préférence d'un matériau de même nature que celui du collecteur sur lequel elles sont fixées.
L'épaisseur de ces lamelles est inférieure à 200 microns. Il s'agit d'une simple bande métallique dont une extrémité est fixée sur le collecteur 2 ou d'une bande métallique formant une boucle dont les deux extrémités sont fixées en un même point sur le bord du collecteur 2. Elles sont fixées, par exemple par soudure. Elles portent, selon l'invention, une perforation 5. Cette électrode peut être, par exemple, utilisée pour un générateur du type Lithium d'une capacité supérieure à 20 ampères/heure.
La figure 2 illustre une vue agrandie de la lamelle 4 représentée sur la figure 1. Elle est munie d'une perforation circulaire et fermée. La perforation peut être oblongue et fermée, telle que représenté sur la figure 3 (perforation 6) ou oblongue et ouverte, telle que représentée sur la figure 4 (perforation 7) . La forme oblongue permet d'utiliser plusieurs lamelles 4 d'une même longueur quelque soit leur position par rapport à l'axe du cylindre formé par ladite électrode lors de son spiralage.
La figure 5 illustre une vue en perspective d'un ensemble 8 d'électrodes spiralées. Cet ensemble est constitué de deux électrodes de polarité opposée comprenant chacune un collecteur de courant supportant sur ses deux faces la matière active de l'électrode et deux séparateurs, non représentés, intercalées entre chaque électrode.
L'électrode négative, 13, est par exemple reliée à une sortie de courant de même polarité au moyen des lamelles 4.
On voit bien sur cette figure la position non régulière des
On voit bien sur cette figure la position non régulière des lamelles 4 sur la section du cylindre formé par l'ensemble 8 des électrodes.
La figure 6 représente une coupe partielle éclatée d'un générateur électrochimique. Le conteneur de ce générateur comprend un couvercle métallique 11, et un bac 12, le couvercle étant susceptible d'être fixé, par exemple par soudure, sur le bac 12 du générateur dans lequel se trouve un ensemble 8 d'électrodes. Cet ensemble est constitué d'une électrode 13, par exemple négative et une électrode 14, par exemple positive, séparées par un séparateur non représenté. Elles sont spiralées autour d'un mandrin creux 15, en un matériau isolant. Cette figure illustre le raccordement électrique de l'électrode 13 à une borne de sortie de courant 16 au moyen des lamelles 4 fixées sur le plus grand bord de l'électrode 13. Ces lamelles 4 munies d'au moins une perforation 5, 6, 7 sont enfilées, selon l'invention sur l'extrémité 17 d'une broche 18, introduite dans la cavité du mandrin creux 15. Sur cette figure la broche 18 est une extrémité rapportée au mandrin 15. Elle peut être en un matériau conducteur ou isolant, dans la mesure où les lamelles 4 sont bien serrées les unes contre les autres pour former un seul ensemble conducteur.
Sur cette figure, les lamelles 4 sont représentées pliées ces pliures 19 permettent l'utilisation d'une longueur fixe desdites lamelles quelque soit la position de ces lamelles par rapport à l'axe de spiralage X et quelque soit le type de perforation.
La borne de sortie de courant 16 traverse le couvercle 11 du générateur. Cette borne comprend deux parties 20 et 21 de part et d'autre du couvercle 11. La partie extérieure 20 est destinée à recevoir la connexion extérieure avec laquelle le générateur est associé. Elle est ici représentée comme une tige filetée en un matériau conducteur. La partie interne 21 est destinée à établir le contact électrique entre l'électrode 13 et la borne 16 d'une façon que nous allons détailler ci-après. Un joint 22 assure l'étanchéité et éventuellement l'isolation électrique entre la borne 16 et le couvercle 11.
Le contact électrique entre les lamelles 4 et la partie interne 21 de la borne 16 est assurée par la présence, sur cette partie, d'un trou borgne 23 dans lequel l'extrémité 17 de la broche 18 est introduite selon l'une et/ou l'autre des flèches représentées sur la figure. Cette introduction est avantageusement en force afin d'améliorer ce contact électrique.
Les figures 7 et 8 illustrent une variante de borne de sortie de courant selon l'invention. La borne 24 comprend deux parties, une partie interne 25 et une partie externe 26 qui peut être identique à celle illustrée sur la figure 7.
La partie interne 25 comprend deux zones, une zone inférieure 27 sur laquelle est connectée au moins une électrode à l'aide d'un trou borgne 28 dans lequel vient s'insérer une broche, non représentée, munie des lamelles conductrices, telle que représentée par exemple sur la figure 7 et une zone supérieure 29 comprenant au moins un méplat 30, coopérant avec une butée 31 fixée sur le couvercle 11 du générateur par l'intermédiaire d'un joint 35 afin d'interdire tout mouvement de rotation de la borne lorsqu'elle est soumise à un mouvement de serrage, comme il sera décrit plus loin. Ce méplat est, par exemple, obtenu en biseautant les coins de la zone supérieure 29. Cette zone supérieure 29 comprend en son centre un évidemment conique 32 susceptible de recevoir un joint 33, représenté sur la figure 8, d'étanchéité et éventuellement d'isolation électrique entre la borne 24 et le couvercle 11. Elle comprend, en outre, un rebord 34 pouvant recevoir le joint 35 dont la section intérieure 51 est identique à la section extérieure de la zone supérieure 29, cette section 51 comprend par conséquent au moins un méplat 52. Ce joint assure en outre l'isolation électrique entre la zone 29 de la borne de sortie de courant et le couvercle 11. Il présente par ailleurs, un rebord 36 afin de coopérer avec la butée 31 fixée sur le couvercle. La présence du méplat 30, du joint 35 muni d'au moins un méplat 52 et de la butée 31 empêche tout mouvement de rotation de ladite borne sous l'action d'un mouvement de serrage. Ce mouvement peut. être dû à la fixation de la connexion extérieure de l'application à laquelle le générateur est associé et/ou à la fixation de la borne sur le couvercle 11. Sur cette figure, la partie interne de la borne est munie d'un épaulement 38, qui est en l'occurence le fond de l'évidement 32 de la zone supérieure 29. La fixation de la borne 24 sur le couvercle métallique 11 est obtenu par l'écrasement du joint 33 présent entre la borne et le couvercle. Cet écrasement est obtenu par un moyen de serrage, par exemple par l'action d'un écrou métallique 39 et d'une rondelle de serrage métallique 40. Ce serrage exerce une pression sur la rondelle 40 : le joint 33 est écrasé, comme représenté entre le couvercle métallique 11, la rondelle métallique 40 et la borne 24, notamment son épaulement 38. La partie extérieure 26 de la borne comporte un trou borgne fileté 37 dans lequel une vis peut être introduite pour fixer une connexion extérieure.
Selon une autre variante non représentée, la fixation de la borne sur le couvercle et la connexion de l'application extérieure à laquelle le générateur est associé sont obtenus à l'aide d'un moyen unique de serrage comme décrit notamment dans le document US-3762958.
La figure 9 représente une variante du premier mode de réalisation de l'invention. Elle représente, en particulier, un ensemble 8 d'électrodes comprenant une électrode négative 13 et une électrode positive 14 séparées par un séparateur, non représenté. Des lamelles 4, fixées sur l'électrode négative 13 sont enfilées sur l'extrémité 17 d'une broche 18 conformément à la figure 7. La figure 10 illustre en particulier, le raccordement électrique de l'électrode de polarité opposée, en l'occurence l'électrode positive 14 au bac 12 du générateur. Des lamelles 4' munies des perforations 5, 6 ou 7 et fixées sur l'électrode 14 sont enfilées sur l'extrémité 17' d'une broche 18' introduite dans la cavité du mandrin creux 15 d'une manière, par exemple, identique à celle des lamelles 4 enfilées sur l'extrémité 17 de la broche 18. Afin d'établir le contact électrique entre ladite extrémité de la broche 18' à une borne de sortie de courant 50, l'extrémité 17' de la broche 18' est introduite en force, selon la flèche représentée, dans un trou borgne 41 aménagé dans ladite sortie de courant.
La borne de sortie de courant 50 comprend en particulier deux parties : une partie interne au conteneur, 42, et une partie extérieure 43. La partie interne 42 comprend le trou borgne 41 de manière à pouvoir établir le contact électrique entre l'électrode 14 et la sortie de courant 50. La partie extérieure, 43, reçoit la connexion extérieure de l'application à laquelle le générateur est associé, par exemple au moyen d'une tige filetée, comme représenté. Il est à noter que sur ce mode de raccordement aucun joint d'isolation électrique n'est prévu de sorte que le bac 12 est au même potentiel que la sortie de courant 50 et que l'électrode 14, soit de polarité positive.
La figure 10 représente un deuxième mode de réalisation de la broche de l'invention. La broche 44 est, en l'occurrence, assimilée à la partie interne d'une borne de sortie de courant plus exactement à une proéminence 53 présente sur cette partie interne. Cette figure comporte quatre schémas illustrant le montage des lamelles 4 sur la proéminence 53 de la partie interne d'une borne de sortie de courant 45. Le mandrin 15 autour duquel les électrodes 8 ont été spiralées est un mandrin creux à l'extrémité duquel un pion intermédiaire 46 a été introduit, comme illustré sur le schéma 10a. Les lamelles 4 munies de leurs perforations 5, 6 ou 7 sont enfilées sur ce pion, comme illustré sur le schéma 10 b. Ce pion coulisse ensuite dans la cavité du mandrin creux 15 sous l'action de l'introduction de la proéminence 53 de la borne 45 dans ladite cavité, comme illustré sur les schémas 10c et 10d. La proéminence 53 (ou broche 44) reçoit de ce fait les lamelles 4. Le diamètre des perforations des lamelles 4 est alors prévu afin que ces lamelles puissent être insérées à la fois sur le pion 46 et la proéminence 53 de la partie interne de la borne 45. La borne 45 comprend également une partie extérieure 47 au couvercle 11. La partie 47 reçoit la connexion de l'application extérieure à laquelle le générateur est associé. Un joint 22 assure l'étanchéité et éventuellement l'isolation électrique contre le couvercle 11 et la borne 45. Ce montage peut être utilisé quelque soit le nombre de lamelles 4.
Ces différents modes de réalisation de l'invention et différentes variantes sont donnés à titre illustratif et non limitatif, toute autre variante ou mode de réalisation pouvant s'appliquer sans se départir de l'esprit de l'invention, en particulier tout moyen peut être remplacé par un moyen équivalent.

Claims (36)

REVENDICATIOIS
1) Générateur électrochimique à électrodes spiralées comprenant un conteneur, deux bornes de sorties de courant de polarité opposée, portées par ledit conteneur, chacune des sorties de courant comprenant une partie supérieure, extérieure au conteneur et une partie inférieure, située à l'intérieur du conteneur, et deux électrodes spiralées, l'une de polarité positive et l'autre de polarité négative raccordées électriquement à la sortie de courant correspondante, caractérisé en ce que au moins une électrode (13, 14) est raccordée électriquement à la sortie de courant correspondante (16, 24, 50, 45) au moyen d'au moins une lamelle conductrice (4, 4') et d'une broche (18, 18', 44) immobilisée axialement dans la spirale des électrodes, au moins ladite lamelle (4, 4') conductrice étant reliée mécaniquement et électriquement à l'un des bords de l'électrode (13, 14), est saillante audit bord, et est munie d'au moins une perforation (5, 6, 7) insérée dans l'extrémité de ladite broche (18, 18', 44) qui est connectée à la sortie de courant correspondante afin d'établir le contact électrique entre l'électrode et ladite sortie de courant.
2) Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (13, 14) est spiralée autour d'un mandrin (15) dont au moins une extrémité constitue ladite broche (18, 18'), cette extrémité étant rapportée ou solidaire audit mandrin.
3) Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de ladite extrémité de la broche (18, 18') est conducteur ou isolant électriquement.
4) Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la sortie de courant comprend un trou borgne (28, 41) dans lequel est introduite l'extrémité de ladite broche (18, 18') afin d'établir le contact électrique entre l'électrode et la sortie de courant.
5) Générateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité de la broche (18, 18') est introduite en force dans ledit trou borgne (28, 41).
6) Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de courant est une borne de sortie de courant comprenant une partie extérieure (47) au conteneur du générateur, connectée à l'application extérieure à laquelle le générateur est associé et une partie interne connectée électriquement à l'électrode, cette partie interne comprenant une proéminence (53) assimilée à l'extrémité de la broche (44).
7) Générateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans la cavité de la spirale formée par l'électrode se trouve un pion intermédiaire (46), en dessous de ladite proéminence (44), les lamelles (4) ayant été préalablement montées sur ce pion intermédiaire.
8) Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie de courant (24) est une borne de sortie de courant comprenant une partie extérieure (26) au conteneur du générateur, connectée à une application extérieure à laquelle le générateur est associé, et une partie interne (25) au conteneur connectée électriquement à l'électrode, ladite partie interne comprenant une zone inférieure (27) connectée à l'électrode et une zone supérieure (29) qui comprend au moins un méplat (30) coopérant avec une butée (31) fixée sur la face interne du conteneur du générateur par l'intermédiaire d'au moins un méplat présent sur un joint (35) situé entre ladite zone supérieure et ladite butée.
9) Générateur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la sortie de courant (24) est une borne de sortie portée par le couvercle (51) du conteneur du générateur, la partie (27) de la borne située à l'intérieur de ce conteneur étant munie d'un épaulement (38) s'appuyant sur la face interne du couvercle, cette borne étant fixée sur ledit couvercle par l'écrasement d'un joint (33) présent entre ladite borne et ledit couvercle.
10) Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la perforation de la connexion est ouverte ou fermée, circulaire ou oblongue.
11) Générateur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'électrode comprend un ruban en forme de spirale dit collecteur de courant supportant sur au moins une partie d'au moins une de ces faces la matière active de l'électrode, l'épaisseur du collecteur de courant étant inférieure à 50 microns.
12) Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrode comprend un ruban en forme de spirale dit collecteur de courant supportant sur au moins une partie d'au moins une de ces faces la matière active de l'électrode, le bord du collecteur étant renforcé par une surépaisseur, solidaire ou rapportée audit bord.
13) Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lamelle conductrice est une mince bande métallique dont une extrémité est fixée au collecteur.
14) Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lamelle est une mince bande métallique dont les deux extrémités sont fixées au collecteur, la lamelle formant une boucle.
15) Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité de l'électrode est supérieure à 20 ampères/heure.
16) Générateur selon la revendication 15, caractérisé en ce que la longueur de l'électrode est supérieure à 2 mètres.
17) Générateur selon la revendication 16 caractérisé en ce que la longueur de l'électrode est supérieure à 5 mètres.
18) Générateur selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que le nombre de lamelles conductrices est supérieur à 10.
19) Générateur selon la revendication 18, caractérisé en ce que le nombre de lamelles est supérieur à 30.
20) Générateur électrochimique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que il est au lithium.
21) Générateur électrochimique au lithium comprenant un conteneur, muni d'un fond et d'un couvercle,portant chacun une borne de sortie de courant, au moins une électrode positive et une électrode négative spiralées, connectées respectivement à la sortie de courant correspondante et un ensemble de connexions pour raccorder électriquement chaque électrode à la borne de sortie de courant correspondante (16, 24, 50, 45), caractérisé en ce que cet ensemble de connexions est, pour chaque électrode (13, 14), au moins une lamelle conductrice (4, 4') connectée électriquement à l'un des bords de l'électrode et s'étendant au-delà de ce bord, cette lamelle étant enfilée sur une extrémité d'une broche (18, 18', 44) immobilisée dans la cavité de la spirale formée par l'électrode et connectée à la sortie de courant correspondante afin d'établir le contact électrique entre l'électrode et ladite sortie de courant.
22) Générateur selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'électrode positive est reliée électriquement au conteneur du générateur.
23) Générateur selon la revendication 21, caractérisé en ce que le conteneur est en aluminium.
24) Générateur selon l'une des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que l'électrode comprend un ruban en forme de spirale supportant sur au moins une de ses faces la matière active de l'électrode, la matière active de l'électrode positive comprenant un oxyde métallique lithié.
25) Générateur selon la revendication 24, caractérisé en ce que ledit oxyde métallique lithié est choisi parmi les oxydes de cobalt, de nickel, de manganèse, de vanadium, de fer, de titane et leurs mélanges.
26) Générateur selon la revendication 24 ou la revendication 25, caractérisé en ce que le matériau du collecteur de l'électrode positive est choisi parmi de l'aluminium ou de l'acier inoxydable.
27) Générateur selon l'une des revendications 21 à 26, caractérisé en ce que l'épaisseur du collecteur de l'électrode positive est inférieure à 50 microns.
28) Générateur selon l'une des revendications 21 à 26, caractérisé en ce que le matériau des lamelles connectées à l'électrode positive est choisie parmi de l'aluminium ou de l'acier inoxydable et son épaisseur est comprise entre 50 et 200 microns.
29) Générateur selon l'une des revendications 21 à 28, caractérisé en ce que l'électrode comprend un ruban en forme de spirale supportant sur au moins une partie d'au moins une de ses faces la matière active de l'électrode, la matière active de l'électrode négative comportant du lithium.
30) Générateur selon l'une des revendications 21 à 28, caractérisé en ce que l'électrode comprend un ruban en forme de spirale dit collecteur de courant supportant sur au moins une partie d'au moins une de ces faces la matière active de l'électrode, la matière active de l'électrode négative comportant un composé d'insertion du lithium.
31) Générateur selon la revendication 30, caractérisé en ce que la matière active de l'électrode négative est un matériau carboné choisi parmi le graphite, le coke et le carbone vitreux.
32) Générateur selon l'une des revendications 29 à 31, caractérisé en ce que le matériau constituant le collecteur de l'électrode négative comporte du cuivre ou du nickel.
33) Générateur selon l'une des revendications 29 à 32, caractérisé en ce que l'épaisseur du collecteur est inférieure à 50 microns.
34) Générateur selon l'une des revendications 29 à 33, caractérisé en ce que le matériau des lamelles connectées à l'électrode négative est choisie parmi du cuivre ou du nickel et son épaisseur comprise entre 50 et 200 microns.
35) Générateur selon l'une des revendications 21 à 34, caractérisé en ce que la capacité du générateur est supérieure à 20 ampères/heure.
36) Générateur selon l'une des revendications 21 à 35, caractérisé en ce que la puissance du générateur est supérieure à 60 watts.
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