WO1994017563A1 - Batterie d'accumulateurs electriques equipee de moyens d'etanchement perfectionnes - Google Patents
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- WO1994017563A1 WO1994017563A1 PCT/FR1994/000072 FR9400072W WO9417563A1 WO 1994017563 A1 WO1994017563 A1 WO 1994017563A1 FR 9400072 W FR9400072 W FR 9400072W WO 9417563 A1 WO9417563 A1 WO 9417563A1
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Definitions
- the present invention relates to a battery of electric accumulators and, more particularly, to such a battery comprising means for sealing a stack of flat bipolar accumulator elements, electrically connected in series, each element of the battery. being delimited by two parallel metallic sheets kept apart from each other by a closed outline frame along that of the sheets so that two adjacent frames of the stack pinch a metallic sheet along said outline.
- a battery of this type is described in French patent application No. 92 09232 filed on July 27, 1992 by the applicant. As shown schematically in half-section in Figure 1 of the accompanying drawing, such a battery comprises at least one stack of accumulator elements -i. lt W 2 , 1 3 etc ... and radiator elements 2 17 2 2 , etc.
- the accumulator elements are identical and of the bipolar type based on the nickel-cadmium couple for example.
- Each element then comprises, like element 1 4 , two metallic sheets of nickel 4.5, respectively filled with a layer 6 of nickel hydroxide on a support of nickel foam, impregnated with a potassium-based electrolyte by example, and a layer 7 of cadmium oxide on a nickel foam support, also impregnated with electrolyte, these two layers being separated by a felt 8 also impregnated with electrolyte.
- the two metal sheets are kept spaced apart from one another by a frame 9 of an electrically insulating material, with a square or rectangular outline so as to delimit, between these sheets and inside the frame, a closed space receiving the layers 6,7 and 8 described above. This is how each sheet of the stack is pinched in the vicinity of its outline by two adjacent frames. Reference may be made to the aforementioned French patent application for more details concerning the battery described above. above.
- each frame and the adjacent metal sheets must be waterproof and electrically insulating. It is indeed necessary to prevent the liquid electrolyte from escaping from each element.
- a retention space 10 is provided between the layers 6,7,8 on the one hand and the frame on the other hand, to receive this gaseous oxygen. This must imperatively remain in the storage battery because it is necessary for the reconstitution of the electrolyte during the discharge of the battery. This retention is all the more delicate since the gaseous oxygen is responsible, during charging, for an increase in the internal pressure in the elements of the battery.
- sealing the battery is an imperative due to the need to retain in the battery both the liquid electrolyte and the gaseous oxygen. Leakage of one or the other would result in either a decrease in the charge capacity of the battery or a reduction in the number of charge / discharge cycles and, in the alternative, possible pollution of the environment.
- the sealing of the battery to liquids and gases implies a perfect frame / sheet connection in the stack of elements constituting the battery.
- the present invention therefore aims to achieve such a battery which is equipped with means ensuring its perfect seal, including during its rise in pressure during the charging phases of this battery.
- a seal is thus formed preventing any leakage of liquid or gas from an accumulator element towards the outside of the battery. This ensures the consistency of the amount of electrolyte introduced into each element and therefore the maintenance of its electrical performance (capacity, recyclability). Any transfer of electrolyte between adjacent elements at the level of the frames is also prevented, which prevents any electrical short circuit at this level.
- one of said surfaces facing two adjacent frames is substantially planar while the other takes the form of at least one rib.
- the means for ensuring a concentration of stresses between two adjacent frames comprise a rib and a groove formed facing each other on two adjacent frames in a closed contour, the metal sheet having, at this level rib and this groove, a prior deformation establishing a plurality of gripping surfaces of said sheet between the rib and the groove under the action of the clamping means of the stack of elements.
- FIG. 1 is a half-section view of a bipolar storage battery described in the preamble to this description and suitable for being improved by the present invention
- FIG. 2 is a partial sectional view of an embodiment of the present invention
- FIG. 3 is an enlarged view of a detail of FIG. 2
- FIG. 4 is a partial sectional view of another preferred embodiment of the present invention.
- reference numbers identical to the references used in FIG. 1 identify identical or similar elements or members.
- Each of the metal sheets 4,5 is substantially square and has, in parallel and in the vicinity of its contour, a line of deformation shown in more detail in FIG. 3 which is an enlargement of the part surrounded by a circle C in the figure. 2.
- This deformation line thus develops on a square contour and has, in cross section, a 5 'V or triangle section. It is arranged on the sheet 5, for example, so as to be placed between a groove 12 of rectangular section developing along the same contour on a face of the frame 9 ⁇ placed opposite a face of the adjacent frame 9 i + 1 , on which develops a rib 13 of width and contour substantially conforming to those of the groove.
- a battery according to Figure 3 is assembled as follows. Metallic sheets, filled with materials suitable for constituting negative or positive electrodes of the accumulator elements of the battery, are stacked with the intermediate frames 9__. During this operation, the deformation lines 5 ′ of the sheets come in front of the grooves 12 and ribs 13 of the adjacent frames. The clamping of the elements of the pile which is then operated forces the frames against each other and these come to pinch the metal sheets interposed between two adjacent frames.
- These may consist of a light metal frame coated with plastic material or even entirely of plastic material, chosen so as to have a hardness lower than that of the metal foil (in nickel, for example) so that, under the effect of the stresses concentrated on the edges of the groove 12 and of the rib 13 (see FIG. 3), these edges are crushed on the sheet 5 by spreading thereon along flat surfaces 14, 14 'constituting , on each side of the metal sheet, a double tight seal preventing any passage of electrolyte or gas to the outside of the battery.
- the surface hardnesses of the frames and of the metal sheets could be reversed by suitably choosing the materials used to constitute them. It is then the metal sheet which undergoes deformations, elastic or permanent, at the level of its contacts with the edges of the ribs and grooves of the adjacent frames.
- FIG. 4 shows another embodiment of the battery according to the invention, preferred because it lends itself to inexpensive industrial manufacture.
- the frames 9 ⁇ shown are provided on one side with lines of pins 15 regularly distributed on their four sides.
- the sheets 4, 5 are pierced with lines of holes complementary to the pins which pass through them to advantageously keep each sheet stretched , on its frame.
- the leaves also participate in keeping mechanical of the frames, which could otherwise deform when the internal pressure in the battery increases. This avoids any barrel deformation of the battery as well as any expansion of the stack of accumulator cells.
- Recesses 16 complementary to the pins 15 are hollowed out on the face of the frame which is opposite the adjacent frame so that these pins can enter these recesses when the frames are stacked and tightened against each other, so as to pinch the edges of the metal sheets.
- the frames could be made of a light metal with good mechanical strength to resist buckling, these frames being coated with plastic.
- the coating of plastic material could be replaced by a sheet of plastic material. suitably ribbed, doubling the surface of the frame where the crushing takes place.
- ribs could be formed on the metal sheet so as to sink into the frame when the elements of the battery are tightened.
- the metal sheet could be formed in a softer metal than the frame so that the ribs 18, 19 then sink into this sheet, without however piercing it.
- the tightness established by the crushing of the ribs 18, 19 can be reinforced by the interlocking of a complementary rib 20 and of a groove 21 arranged closer to the outer contour of the frames than the ribs 18,19, where there is room on the surfaces facing the frames to provide such means.
- the invention it has thus been possible to ensure the tightness of a battery consisting of a stack of accumulator elements in which the pressure commonly varies from 0 to 3 bars relative depending on the state of charge of the battery, l the seal is still kept at 3 bars and 80 ° C.
- materials suitable for making the frames mention may be made of ABS, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polysulfone, the choice having to take into account chemical (compatibility with electrolyte and active materials) and electrical characteristics.
- the clamping force of the elements against each other is preferably adjusted so as to allow them to loosen in the event of overpressure, loosening which destroys the seal established according to the invention but which can avoid an explosion of the battery.
- holes in the metal sheets may be provided, at the level of the spaces 10, to ensure a balancing of the pressures in the set of accumulator elements thus placed in communication, so as to prevent the appearance of differential mechanical voltages in the battery, also specific to the 'to damage.
- the sealing means according to the present invention have numerous advantages. They are compatible with the small thickness of an accumulator element, typically of the order of 2 to 3 mm. They are perfectly suited to low-cost industrial manufacture of a battery consisting of a stack of such elements while having good sealing performance, that is to say a high time constant.
- the invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example.
- the invention is not limited to a battery formed from accumulator elements of the nickel-cadmium type and extends to batteries of other types such as lead-acid, sodium-sulfur, Ni-Zn, Ni-hydrides etc ...
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Abstract
Elle comprend a) des moyens (31, 32) pour serrer les uns contre les autres des éléments d'accumulateur (4, 5, 6, 7, 8) au droit des cadres (9i) de ces éléments et b) des moyens (12, 13; 18, 19) pour assurer une concentration de contraintes de pression dues au serrage des éléments entre chaque cadre et une feuille métallique (5) adjacente, sur des surfaces en regard se développant sur un contour fermé sensiblement parallèle à celui de la feuille métallique, les contraintes étant telles qu'en tout point desdites surfaces il y ait écrasement de l'une sur l'autre avec formation d'un joint étanche vis-à-vis des produits contenus dans les éléments d'accumulateur.
Description
Batterie d'accumulateurs électriques équipée de moyens d'étanchement perfectionnés.
La présente invention est relative à une batterie d'accumulateurs électriques et, plus particulièrement, à une telle batterie comprenant des moyens d'étanchement d'un empilage d'éléments d'accumulateur plats bipolaires, électriquement connectés en série, chaque élément de la pile étant délimité par deux feuilles métalliques parallèles maintenues écartées l'une de l'autre par un cadre de contour fermé suivant celui des feuilles de manière que deux cadres adjacents de la pile pincent une feuille métallique suivant ledit contour.
On décrit une batterie de ce type dans la demande de brevet français No. 92 09232 déposée le 27 juillet 1992 par la demanderesse. Comme représenté schématiquement en demi- coupe à la figure 1 du dessin annexé, une telle batterie comprend au moins une pile d'éléments d'accumulateur -i.l t W2 , 13 etc.. et des éléments de radiateur 21722, etc.. Les éléments d'accumulateur sont identiques et du type bipolaire basé sur le couple nickel-cadmium par exemple. Chaque élément comprend alors, comme l'élément 14, deux feuilles métalliques en nickel 4,5 garnies respectivement d'une couche 6 d'hydroxyde de nickel sur un support en mousse de nickel, imprégnée d'un électrolyte à base de potasse par exemple, et d'une couche 7 d'oxyde de cadmium sur un support en mousse de nickel, également imprégnée d'électrolyte, ces deux couches étant séparées par un feutre 8 imprégné lui aussi d'électrolyte. Les deux feuilles métalliques sont maintenues espacées l'une par rapport à 1'autre par un cadre 9 en un matériau électriquement isolant, à contour carré ou rectangulaire de manière à délimiter, entre ces feuilles et à l'intérieur du cadre, un espace fermé recevant les couches 6,7 et 8 décrites ci- dessus. C'est ainsi que chaque feuille de la pile est pincée au voisinage de son contour par deux cadres adjacents. On pourra se référer à la demande de brevet français précitée pour plus de détail concernant la batterie décrite ci-
dessus.
Il est nécessaire que les liaisons entre chaque cadre et les feuilles métalliques adjacentes soient étanches et électriquement isolantes. Il faut en effet empêcher l'électrolyte liquide de s'échapper de chaque élément. En outre, lors de la charge d'une telle batterie, il y a génération de gaz et notamment d'oxygène gazeux résultant de la dissociation de l'électrolyte. Un espace de rétention 10 est ménagé entre les couches 6,7,8 d'une part et le cadre d'autre part, pour accueillir cet oxygène gazeux. Celui-ci doit impérativement rester dans la batterie d'accumulateurs car il est nécessaire à la reconstitution de l'électrolyte pendant la décharge de la batterie. Cette rétention est d'autant plus délicate que l'oxygène gazeux est responsable, pendant la charge, d'une augmentation de la pression interne dans les éléments de la batterie.
On comprend donc que l'étanchement de la batterie est un impératif dû à la nécessité de retenir dans la batterie à la fois l'électrolyte liquide et l'oxygène gazeux. Une fuite de l'un ou l'autre aurait pour conséquence soit une diminution de la capacité de charge de la batterie soit une réduction du nombre de cycles de charge/décharge et, subsidiairement une éventuelle pollution de l'environnement. L'étanchement de la batterie aux liquides et gaz implique une parfaite liaison cadre/feuille dans l'empilement d'éléments constituant la batterie.
La présente invention a donc pour but de réaliser une telle batterie qui soit équipée de moyens assurant sa parfaite étanchéité, y compris lors de sa montée en pression pendant les phases de charge de cette batterie.
On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec une batterie remarquable en ce qu'elle comprend a) des moyens pour serrer les uns contre les autres les éléments d'accumulateur de la pile au droit des cadres et b) des moyens pour assurer une concentration de contraintes de pression dues au serrage des éléments de la pile, entre
chaque cadre et une feuille métallique adjacente, sur des surfaces en regard se développant sur un contour fermé sensiblement parallèle à celui de la feuille métallique, les contraintes étant telles qu'en tout point desdites surfaces il y ait écrasement de l'une sur l'autre avec formation d'un joint continu étanche vis-à-vis des produits contenus dans les éléments d'accumulateur.
On constitue ainsi un joint empêchant toute fuite de liquide ou de gaz d'un élément d'accumulateur vers l'extérieur de la batterie. On assure alors la constance de la quantité d'électrolyte introduite dans chaque élément et donc le maintien de ses performances électriques (capacité, recyclabilité) . On empêche également tout transfert d'électrolyte entre éléments adjacents au niveau des cadres ce qui prévient tout court-circuit électrique à ce niveau. Suivant un mode de réalisation préféré de la présente invention, l'une desdites surfaces en regard de deux cadres adjacents est sensiblement plane alors que l'autre prend la forme d'au moins une nervure. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, les moyens pour assurer une concentration de contraintes entre deux cadres adjacents comprennent une nervure et une rainure formées en regard sur deux cadres adjacents suivant un contour fermé, la feuille métallique présentant, au niveau de cette nervure et de cette rainure, une déformation préalable établissant une pluralité de surfaces de pincement de ladite feuille entre la nervure et la rainure sous l'action des moyens de serrage de la pile d'éléments.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à 1'examen du dessin annexé dans lequel :
- la figure 1 est une demi-vue en coupe d'une batterie d'accumulateurs bipolaires décrite en préambule de la présente description et propre à être perfectionnée par la présente invention,
- la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un mode de réalisation de la présente invention,
- la figure 3 est une vue agrandie d'un détail de la figure 2, et
- la figure 4 est une vue en coupe partielle d'un autre mode de réalisation, préféré, de la présente invention. Sur les figures 2 à 4, des références numériques identiques à des références utilisées sur la figure 1 repèrent des éléments ou organes identiques ou analogues.
C'est ainsi que sur la vue en coupe partielle d'un mode de réalisation de la batterie suivant l'invention représentée à la figure 2, on retrouve le cadre 9__ d'un élément d'accumulateur li (i référant l'élément courant de la pile d'éléments contenus dans la batterie) . De part et d'autre du cadre 9t on retrouve les deux feuilles métalliques 4 et 5 entre lesquelles sont disposées les couches 6,7 et 8 décrites en liaison avec la figure 1, pour constituer les deux électrodes (positive et négative) de l'élément. Des tirants repérés 31732 sur cette dernière figure permettent de serrer les éléments de la pile les uns contre les autres, entre deux plaques d'extrémité telles que 11 présentant chacune une borne 11' pour la collecte du courant électrique fourni par la batterie.
Chacune des feuilles métalliques 4,5 est sensiblement carrée et présente, parallèlement et au voisinage de son contour, une ligne de déformation représentée en plus de détail à la figure 3 qui est un agrandissement de la partie entourée d'un cercle C sur la figure 2. Cette ligne de déformation se développe ainsi sur un contour carré et présente, en coupe transversale, une section 5' en V ou en triangle. Elle est disposée sur la feuille 5, par exemple, de manière à se placer entre une rainure 12 à section rectangulaire se développant suivant le même contour sur une face du cadre 9± placée en regard d'une face du cadre adjacent 9i+1, sur laquelle se développe une nervure 13 de largeur et de contour sensiblement conformes à ceux de la rainure.
Une batterie suivant la figure 3 est assemblée comme suit. Les feuilles métalliques, garnies des matériaux
appropriés pour les constituer en électrodes négatives ou positives des éléments d'accumulateur de la batterie, sont empilées avec les cadres 9__ intercalaires. Pendant cette opération, les lignes de déformation 5' des feuilles viennent en face des rainures 12 et nervures 13 des cadres adjacents. Le serrage des éléments de la pile qui est ensuite opéré force les cadres les uns contre les autres et ceux-ci viennent pincer les feuilles métalliques interposées entre deux cadres adjacents. Ceux-ci peuvent être constitués par un cadre en métal léger enrobé de matière plastique ou même entièrement en matière plastique, choisie de manière à présenter une dureté inférieure à celle de la feuille métallique (en nickel, par exemple) de manière que, sous l'effet des contraintes concentrées sur les arêtes de la rainure 12 et de la nervure 13 (voir figure 3), ces arêtes s'écrasent sur la feuille 5 en s'étalant sur celle-ci suivant des surfaces en méplat 14,14' constituant, de chaque côté de la feuille métallique, un double joint étanche s'opposant à tout passage d'électrolyte ou de gaz vers l'extérieur de la batterie.
En variante du mode de réalisation des figures 2 et 3, on pourrait intervertir les duretés superficielles des cadres et des feuilles métalliques en choisissant convenablement les matériaux utilisés pour les constituer. C'est alors la feuille métallique qui subit des déformations, élastiques ou permanentes, au niveau de ses contacts avec les arêtes des nervures et rainures des cadres adjacents.
On a représenté à la figure 4 un autre mode de réalisation de la batterie suivant l'invention, préféré car il se prête à une fabrication industrielle peu coûteuse. Les cadres 9± représentés sont munis, sur une face, de lignes de pions 15 régulièrement distribués sur leurs quatre côtés. Les feuilles 4,5 sont percées de lignes de trous complémentaires des pions qui passent dans ceux-ci pour maintenir avantageusement chaque feuille tendue, sur son cadre. Les feuilles participent en outre à la tenue
mécanique des cadres, qui pourraient autrement se déformer quand la pression interne dans la batterie s'accroît. On évite ainsi toute déformation en tonneau de la batterie ainsi que tout foisonnement de la pile d'éléments d'accumulateur.
Des évidements 16 complémentaires des pions 15 sont creusés sur la face du cadre qui est en regard du cadre adjacent pour que ces pions puissent pénétrer dans ces évidements quand les cadres sont empilés et serrés les uns contre les autres, de manière à pincer les bords des feuilles métalliques.
Suivant la présente invention, de la face du cadre qui est creusée d'évidements 16 débordent une ou plusieurs nervures continues, de section triangulaire par exemple, qui suivent un contour fermé parallèle à celui du cadre. Sur la figure 4, on a représenté deux telles nervures 18,19 sur le cadre 9i+1, de part et d'autre des rangées d'évidements 16. Il est clair cependant que le nombre, la forme et la position de ces lignes pourraient être choisis différemment par l'homme de métier, en tant que de besoin.
Quand les cadres sont serrés les uns contre les autres, il y a concentration de contraintes sur les nervures 18,19. Celles-ci, formées d'une pièce avec le cadre en une matière plastique de dureté inférieure à celle de la feuille métallique contre laquelle elles sont pressées, s'écrasent alors sur celle-ci comme on l'a expliqué précédemment en liaison avec la figure 3, pour constituer ainsi des joints étanches. La matière des nervures 18,19 peut même refluer dans le cadre comme représenté en 18',19' sur le cadre 9__ . La déformation alors imprimée aux nervures peut être réversible (dans le domaine élastique) ou permanente (dans le domaine plastique) .
En variante, les cadres pourraient être constitués en un métal léger de bonne tenue mécanique pour résister au flambage, ces cadres étant enrobés de matière plastique. En variante encore, l'enrobage de matière plastique pourrait être remplacé par une feuille de matière plastique
convenablement nervurée, doublant la surface du cadre là où s'opère l'écrasement.
On peut aussi empiler les cadres de manière que deux cadres adjacents présentent des duretés différentes permettant à l'un de s'enfoncer dans l'autre lors du serrage des cadres, pour parfaire l'étanchéité des éléments.
En variante encore du mode de réalisation de la figure 4, des nervures pourraient être formées sur la feuille métallique de manière à s'enfoncer dans le cadre lors du serrage des éléments de la batterie. De même, la feuille métallique pourrait être formée dans un métal plus mou que le cadre pour que les nervures 18,19 s'enfoncent alors dans cette feuille, sans la percer cependant.
Comme représenté aussi sur la figure 4, l'étanchéité établie par l'écrasement des nervures 18,19 peut être renforcée par l'emboîtement d'une nervure 20 et d'une rainure 21 complémentaires disposées plus près du contour extérieur des cadres que les nervures 18,19, là où il reste de la place sur les surfaces en regard des cadres pour prévoir de tels moyens.
Grâce à l'invention, on a pu ainsi assurer l'étanchéité d'une batterie constituée d'une pile d'éléments accumulateurs dans lesquels la pression varie couramment de 0 à 3 bars relatifs suivant l'état de charge de la batterie, l'étanchéité étant encore conservée à 3 bars et 80°C. A titre d'exemple de matériaux convenant pour réaliser les cadres, on peut citer l'ABS, le polypropylène, le polytétrafluoroéthylène, le polysulfone, le choix devant tenir compte des caractéristiques chimiques (compatibilité avec l'électrolyte et les matières actives) et électriques
(isolement entre éléments au niveau des cadres) du matériau.
La force de serrage des éléments les uns contre les autres est de préférence ajustée de manière à autoriser un desserrage de ceux-ci en cas de surpression, desserrage qui détruit l'étanchéité établie suivant l'invention mais qui peut éviter une explosion de la batterie. On notera encore, à cet égard, que des perçages des feuilles métalliques
peuvent être prévus, au niveau des espaces 10, pour assurer un équilibrage des pressions dans l'ensemble des éléments d'accumulateur ainsi mis en communication, de manière à prévenir l'apparition de tensions mécaniques différentielles dans la batterie, propres elles aussi à l'endommager.
Les moyens d'étanchement suivant la présente invention présentent de nombreux avantages. Ils sont compatibles avec la faible épaisseur d'un élément d'accumulateur, typiquement de l'ordre de 2 à 3 mm. Ils s'adaptent parfaitement à une fabrication industrielle à faible coût d'une batterie constituée d'une pile de tels éléments tout en présentant de bonnes performances en matière d'étanchement, c'est-à-dire une constante de temps élevée.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, l'invention n'est pas limitée à une batterie formée d'éléments d'accumulateur du type nickel- cadmium et s'étend à des batteries d'autres types tels que plomb-acide, sodium-soufre, Ni-Zn, Ni-hydrures etc ...
Claims
1. Batterie d'accumulateurs électriques, comprenant un empilage d'éléments { !__) d'accumulateur plats bipolaires électriquement connectés en série, chaque élément de. la pile étant délimité par deux feuilles métalliques (4,5) parallèles maintenues écartées l'une de l'autre par un cadre en un matériau électriquement isolant (9±) de contour fermé suivant celui des feuilles de manière que deux cadres adjacents de la pile pincent une feuille métallique suivant ledit contour, des moyens (31,32) pour serrer les uns contre les autres les éléments de la pile au droit des cadres et b) des moyens (12,13,-18,19) pour assurer une concentration de contraintes de pression dues au serrage des éléments de la pile, entre chaque cadre et une feuille métallique adjacente, sur des surfaces en regard se développant sur un contour fermé sensiblement parallèle à celui de la feuille métallique, de manière à former un joint continu étanche vis-à-vis des produits contenus dans les éléments d'accumulateur, caractérisée en ce que, au niveau desdites surfaces, les duretés superficielles des matériaux en regard sont différentes de manière que, lors du serrage des éléments de la pile, l'un des matériaux déforme l'autre.
2. Batterie conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'une desdites surfaces est sensiblement plane alors que l'autre prend la forme d'au moins une nervure (18,19) .
3. Batterie conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les cadres (9±) sont réalisés en matière plastique ou en un matériau métallique enrobé de matière plastique.
4. Batterie conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les cadres (9i) sont réalisés en un matériau métallique et en ce qu'une feuille de matière plastique double chaque cadre au niveau de la surface où s'opère l'écrasement.
5. Batterie conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que deux cadres (9i'9i+ι) adjacents quelconques sont réalisés en des matières plastiques de duretés différentes.
6. Batterie conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour assurer une concentration de contraintes entre deux cadres adjacents comprennent une nervure (13) et une rainure (12) formées en regard sur deux cadres adjacents (9i,9i+1) suivant ledit contour fermé, la feuille métallique (4,5) présentant, au niveau de cette nervure (13) et de cette rainure (12) , une déformation préalable (5') établissant une pluralité de surfaces de pincement (14,14') de ladite feuille entre la nervure et la rainure sous l'action des moyens de serrage de la pile d'éléments.
7. Batterie conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que la section transversale de ladite déformation est sensiblement en forme de "V" .
8. Batterie conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que deux cadres adjacents ( i r 9i+__) présentent, suivant un deuxième contour fermé extérieur à celui où se développe la concentration de contraintes, une nervure (20) et une rainure (21) respectivement, de forme complémentaire autorisant leur emboîtement pour constituer un joint d'étanchéité supplémentaire, au-delà du contour de la feuille métallique pincée entre ces cadres.
9. Batterie conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque cadre (9±) comprend des pions (15) distribués régulièrement sur toute la longueur de son contour pour passer dans autant de trous percés en regard dans une feuille métallique ainsi tendue sur le cadre et rigidifiant celui-ci.
10. Batterie conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, à éléments bipolaires du type pris dans le groupe : Ni-Cd; Pb-acide Ni-Zn; Ni-hydrures.
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| FR (1) | FR2700639B1 (fr) |
| WO (1) | WO1994017563A1 (fr) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003026055A1 (fr) * | 2001-09-19 | 2003-03-27 | Nilar Europe Ab | Batterie bipolaire, procede de fabrication d'une batterie bipolaire et d'un ensemble biplaque |
| US7396384B2 (en) | 2002-02-26 | 2008-07-08 | Ceramic Fuel Cells Limited | Fuel cell gas separator |
| US7648789B2 (en) | 2001-07-13 | 2010-01-19 | Ceremic Fuel Cells Limited | Fuel cell gas separator plate with paths of electrically conductive material of a silver-glass composite |
| US8859132B2 (en) | 2009-01-27 | 2014-10-14 | G4 Synergetics, Inc. | Variable volume containment for energy storage devices |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9526577D0 (en) * | 1995-12-28 | 1996-02-28 | Nat Power Plc | Method for the fabrication of electrochemical cells |
| WO2004084237A2 (fr) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Ird A/S | Isolateur articule pour pile a combustible |
| JP4570888B2 (ja) * | 2004-03-18 | 2010-10-27 | 富士重工業株式会社 | 蓄電体装置 |
| EP1878083A2 (fr) * | 2005-05-03 | 2008-01-16 | Randy Ogg | Pile electrochimique bipolaire rechargeable |
| KR101611626B1 (ko) | 2007-10-26 | 2016-04-26 | 지4 시너제틱스 인크. | 전기 화학적 배터리를 위한 접시형상의 압력 균등화 전극 |
| DE102008059951B4 (de) * | 2008-12-02 | 2013-04-25 | Daimler Ag | Einzelzelle für eine Batterie, Verfahren zur Herstellung einer Einzelzelle und ihre Verwendung |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1506278A (en) * | 1924-08-26 | sturges | ||
| DE646549C (de) * | 1935-09-04 | 1937-06-23 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Akkumulator mit bipolaren Elektroden |
| GB1212086A (en) * | 1967-02-01 | 1970-11-11 | Gulf General Atomic Inc | Improvements in or relating to electrodes for electrochemical cells |
| FR2276704A1 (fr) * | 1974-06-27 | 1976-01-23 | Accumulateurs Fixes | Batterie de generateurs electrochimiques |
| GB2047743A (en) * | 1979-04-20 | 1980-12-03 | Svenska Utvecklings Ab | Electrode package for electrochemical cell |
| FR2539251A1 (fr) * | 1983-01-07 | 1984-07-13 | Sonval Sa | Pile primaire etanche aux gaz |
| GB2160704A (en) * | 1984-06-20 | 1985-12-24 | Energiforskning Lab | Electrode for a primary or secondary battery |
| EP0330849A2 (fr) * | 1988-02-01 | 1989-09-06 | Eltech Systems Corporation | Batterie du type filtre-presse à anode consommable métallique |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3717505A (en) * | 1970-06-25 | 1973-02-20 | Gulf Oil Corp | Electrochemical cell stack |
-
1993
- 1993-01-21 FR FR9300588A patent/FR2700639B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-21 WO PCT/FR1994/000072 patent/WO1994017563A1/fr active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1506278A (en) * | 1924-08-26 | sturges | ||
| DE646549C (de) * | 1935-09-04 | 1937-06-23 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Akkumulator mit bipolaren Elektroden |
| GB1212086A (en) * | 1967-02-01 | 1970-11-11 | Gulf General Atomic Inc | Improvements in or relating to electrodes for electrochemical cells |
| FR2276704A1 (fr) * | 1974-06-27 | 1976-01-23 | Accumulateurs Fixes | Batterie de generateurs electrochimiques |
| GB2047743A (en) * | 1979-04-20 | 1980-12-03 | Svenska Utvecklings Ab | Electrode package for electrochemical cell |
| FR2539251A1 (fr) * | 1983-01-07 | 1984-07-13 | Sonval Sa | Pile primaire etanche aux gaz |
| GB2160704A (en) * | 1984-06-20 | 1985-12-24 | Energiforskning Lab | Electrode for a primary or secondary battery |
| EP0330849A2 (fr) * | 1988-02-01 | 1989-09-06 | Eltech Systems Corporation | Batterie du type filtre-presse à anode consommable métallique |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7648789B2 (en) | 2001-07-13 | 2010-01-19 | Ceremic Fuel Cells Limited | Fuel cell gas separator plate with paths of electrically conductive material of a silver-glass composite |
| WO2003026055A1 (fr) * | 2001-09-19 | 2003-03-27 | Nilar Europe Ab | Batterie bipolaire, procede de fabrication d'une batterie bipolaire et d'un ensemble biplaque |
| US7097937B2 (en) | 2001-09-19 | 2006-08-29 | Nilar International Ab | Bipolar battery and biplate assembly |
| US7767338B2 (en) | 2001-09-19 | 2010-08-03 | Nilar International Ab | Method for manufacturing a bipolar battery and a biplate assembly |
| US7396384B2 (en) | 2002-02-26 | 2008-07-08 | Ceramic Fuel Cells Limited | Fuel cell gas separator |
| US8859132B2 (en) | 2009-01-27 | 2014-10-14 | G4 Synergetics, Inc. | Variable volume containment for energy storage devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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