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Brevet d'invention.
( Léonard F u 1 1 e r - ( ####### Messieurs ) George John Andrew F u l l e r .
( Edmund William S u d 1 o w - Elément et batterie d'accumulateur perfectionnes.
La présente invention concerne les éléments et les batteries d'accumulateurs électriques, et se propose de fournir à l'industrie une construction perfectionnée d'élément et de batterie se prêtant à une production plus économique que les constructions antérieures et possédant en même temps la robustesse et l'efficacité de fonctionnement requises.
Un but de l'invention est également de fournir à l'industrie une construction perfectionnée de batterie d'accumulateur à haute tension dont la perte de charge par fuite électrique soit réduite, qui occupe extrëmement peu de volume et qui soit de faible poids par comparaison avec les batteries d'accumulateurs à haute tension usuelles.
Enfin un but de l'invention est encore de fournir à l'industrie un élément ou une batterie d'accumulateur compact et com-
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mode possédant une grande capacité par kilogramme et se pretant plus particulièrement à un service constant et exempt de défaillance aux faibles régimes de décharge.
Les dessins annexés aideront à la compréhension de l'invention.
Fig.l est une coupe verticale d'un mode de réalisation de l'élément en question.
Fig.2 en est une section droite pratiquée au niveau de la ligne 2-2, Fig.l.
Fig.3 est une coupe verticale d'une variante de réalisa- tion de cet élément, plus spécialement utilisable dans une batterie à haute tension.
Fig.4 est une coupe verticale partielle pratiquée à tra- vers une batterie à haute tension composée de plusieurs éléments comme celui que représente la Fig.3.
Fige. 5 et 6 sont respectivement une coupe verticale et un plan de l'électrode externe d'un élément.
Fig.7 est une coupe verticale partielle d'une variante de réalisation de batterie à haute tension.
Selon la construction que mettent en évidence les Figs. 1 et 2, l'électrode négative affecte la forme d'un tube métallique 10 et est fermée à son extrémité inférieure par un fond 11 de façon à constituer un réceptacle pour l'électrolyte. L'intérieur est de forme cylindrique régulière et garni d'une couche tubulaire 12 d'une pâte qui constitue la matière active de l'électrode négative et s'étend vers le bas jusqu'à un manchon 29, cette pâte étant maintenue en contact intime avec le réceptacle 10 grâce à sa forme annulaire parfaite, comme le montre la Fig.2.
Le réceptacle, constitué le plus eouvent par du plomb mou, est supporté de préférence au moyen d'un bac externe 13 qui a avan- tage à être établi en matière moulée ou, à titre de variante, en une matière à l'épreuve des acides, comme du tube en carton ciré ou de l'ébonite.
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L'électrode interne qui est ici positive comprend un noyau métallique central 14 disposé axialement à l'intérieur de l'électrode négative et muni à son extrémité inférieure d'une collerette radiale 15 destinée à supporter la matière active cette collerette faisant corps avec le noyau 14 ou étant constituée par une rondelle en ébonite ou matière analogue. La matière active est placée tout autour du noyau 14 sous la forme d'une épaisse couche ininterrompue, de sorte que ce noyau s'y trouve noyé de toutes parts à une profondeur supérieure à l'effet de pénétration d'une décharge diminuant le voltage au minimum de décharge.
L'extrémité inférieure du noyau 14 est isolée du fond 11 au moyen d'un support 17 en ébonite ou matière analogue en vue de permettre le libre accès de l'électrolyte vers l'intérieur du noyau 14 ou sa circulation à partir de ce noyau et de rendre ainsi possible une libre circulation pendant la charge et la décharge de l'élément.
L'extrémité supérieure du noyau 14 est pourvue de perforations 20 pour la même raison. Dans l'exemple représenté, elle est taraudée en 21 pour permettre d'y visser un bouchon formant évent (non représenté).
En outre, le noyau 14 est muni d'une languette 22 orientée latéralement et supportant une borne 23 permettant la connexion avec un circuit extérieur. L'électrode négative est pourvue de même d'une patte 24 connectée à une borne 25.
Tout contact électrique direct entre l'électrode positive et l'électrode négative est empêché par un écran 26 qui peut être constitué par n'importe quelle matière ou combinaison de matière convenable et qui peut, au besoin, être étudié en vue ce contribuer à maintenir en place la matière active de l'une ou l'autre de ces électrodes. On conçoit que, pour ce but, une matière telle que la laine de verre peut être feutrée entre les deux électrodes avec ou sans l'écran 26 puisque le noyau 14 tubulaire
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c'est-à-dire creux peut être étudié sans aucune difficulté pour contenir une notable quantité d'électrolyte libre.
Un couvercle 27 sert à supporter l'extrémité supérieure de l'électrode positive. Enfin, l'élément est clos au moyen d'une couche de brai, cire ou autre substance destinée à s'opposer à toute fuite d'électrolyte et à constituer un support de plus pour les bornes 23 et 25.
A titre de variante, un couvercle plein en matière moulée peut être scellé sur les bords seulement, ou toute construction connue peut être utilisée,
L'élément représenté dans les Figs. 1 et 2 est d'une utilisation particulièrement heureuse pour alimenter en courant à basse tension les postes de T.S.F, ou les appareils du même genre, S'il faut une batterie, le bac externe 13 peut être muni d'un certain nombre de cloisons destinées à séparer les.électrodes négatives qui, dans certains cas, peuvent être de forme carrée pour économiser l'espace. Ces éléments trouvent également leur application dans les lampes de mineurs ou les lampes de poche et plus généralement partout où on a besoin d'une décharge comparativement faible mais prolongée.
On conçoit que les détails de construction peuvent être modifiés selon les desiderata pratiques et que les bornes 23 et 25 seront toujours placées de la manière la plus commode. Au surplus, une collerette analogue à celle désignée par 15 peut être disposée à la partie supérieure du noyau central 14 en vue de retenir la pâte 16 qui par ailleurs s'étend sous la forme d'une couche épaisse et complètement ininterrompue autour de ce noyau. Celui-ci peut se prolonger vers le bas au delà de la collerette 15 pour former un support, des trous, fentes, pieds ou autres organes étant prévus pour permettre la circulation de l'électrolyte.
L'invention est également applicable à la construction de batteries à haute tension. Si à cet égard on se reporte
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maintenant aux Figs. 3, 5 et 6, on verra que chaque élément comprend un bac externe 4-0 comportant un fond 41 faisant corps avec lui, ce bac 40 et son fond 41 étant produits sans joints par emboutissage ou moulage en coquille!, Les parois du bac 40 sont très minces de façon à économiser du métal et à diminuer le coût de fabrication; elles sont garnies sur leur paroi interne d'une couche 42 de matière active affectant la forme d'un tube ininterrompu.
Cette matière active adhère à la surface du plomb mince surtout après le façonnage pratiqué par le procédé usuel, et forme ainsi un support interne comparativement rigide qui empêche le bac 40 de se briser au cours des manipulations nécessaires à l'assemblage. A noter d'ailleurs que si l'électrode externe constituée par le bac 40 renfermant l'électrolyte est le négatif de l'élément, elle ne tend pas à être corrodée ou désagrégée par l'action des courants de charge et de décharge comme c'est le cas pour le support usuel du plomb de l'électrode positive d'un élément d'accumulateur au plomb, de sorte qu'il nty a aucun danger de fuite d'électrolyte par suite de l'établissement du bac 40 en métal mince.
L'électrode interne qui est de préférence le positif coin-- prend un noyau central 43 constitué par une tige ou un fil de plomb pourvu à son.extrémité inférieure d'une collerette radiale 44 qui peut faire corps avec cette tige 43 ou qui peut être constituée par une rondelle en ébonite ou autre matière en feuille. Ce noyau est complètement noyé circonférentiellement c'est-à-dire entouré de toutes parts par la matière active 45 qui est absolument continue longitudinalement à l'électrode, cet- te matière active étant rationnellement protégée par un fourreau 46 en bois mince convenablement traité ou en une matière à l'épreuve des acides qui sert également d'écran pour empêcher tout contact direct entre les électrodes positive et négative.
Pour le même but, un disque 47 ou un appui façonné en une matière
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telle que l'ébonite est monté sur le fond 41 en vue de supporter le noyau 43. L'extrémité supérieure du bac externe 40 est fermée au moyen d'une rondelle 48 perforée pour livrer passage au noyau central 43 et à un tube 49 formant évent qui est de préférence assez long (par exemple égal à 25 m/m ou même davantage) de ma- nière à éviter toute éclaboussure ou pénétration d'électrolyte au cours de l'usage de la batterie. En vue de fixer les pièces en place au début, une couche 50 de matière isolante et à l'épreuve des acides, comme le brai ou la cire, est placée pardessus la rondelle 48.
Comme le montre la Fig.4, les éléments sont disposés selon une formation spéciale à l'intérieur d'un bac externe 51, et, sauf les évents, sont complètement noyés dans la matière 52 (brai ou cire par exemple). Les connexions électriques nécessaires ont été préalablement établies en brulant ou soudant électriquement ou à l'aide de soudure apportée une lame de connexion 53 entre le bac 40 d'un élément et l'électrode centrale 43 de l'élément immédiatement voisin. La matière 52 qui s'étend entre et au-dessous des bacs 40 supporte dans une mesure considérable les parois minces de ces derniers ainsi que l'électrode négative considérée dans son ensemble. Les connexions d'extrémités ainsi que les prises extérieures qui peuvent être utiles sont assurées par des bornes 54 passant à travers la paroi du bac externe 51.
Les extrémités supérieures des tubes formant évents sont rationnellement closes par des bouchons 55 en caout-
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oliouc ou autre matîk)ro aonvon,abio, do la mo-nibro connue. I,o bnc 51 est lui-même pourvu, de préférence, d'un couvercle (non représenté).
La Fig. 7 montre une variante d'assemblage des éléments en vue de constituer une batterie à haute tension, Ici, chacun des bacs 40 est renforcé au surplus par un tube 56 formant enveloppe qui peut être convenablement constitué par du carton, ces bacs 40 étant maintenus effectivement 4 l'écartement "requis au moyen
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d'étrésillons 57 et 58 placés en haut et en bas et respectivement perforés pour loger les éléments. Les parties supérieures de ces derniers sont noyées dans la matière 52, ce qui s'oppose efficacement à toute fuite d'électrolyte à partir de l'intérieur des bacs 40 jusque dans les espaces compris entre les parties inférieures des éléments.
On conçoit que n'importe quelle matière ou combinaison de matières peut être utilisée pour séparer les électrodes interne et externe de chaque élément ou cellule électrolytique, de même que les bacs 40 formant les électrodes négatives peuvent être initialement séparés les uns des autres par des matelas d'air ou des feuilles ou lamelles d'une matière isolante telle que le carton ciré avant l'introduction de la matière de remplissage 52.
Grâce à la présente invention il est possible de fabriquer un accumulateur à haute tension qui ne représente comme poids que le tiers environ et comme encombrement que la moitié environ de ceux du type d'accumulateur actuel de capacité égale tels qu'ils sont communément employés et dont la compacité est voisine de celle du'type actuel de batterie sèche à haute -tension.
Ces avantages sont dus à l'utilisation d'un type d'élément ou cellule électrolytique dans lequel c'est le plomb luimême qui sert de réceptacle à l'électrolyte tout en constituant un conducteur et, une fois garni de pâte, l'une des électrodes.
Grâce à l'invention, on espace et isole un certain nombre de ces éléments dans un réceptacle externe 51 de support et de protection, en sorte que grâce à ce mode de support des bacs externes 40 par la matière active qui se trouve à l'intérieur et le remplissage en brai ou autre matière espaceuse qui se trouve à l'extérieur, le plomb employé dans les éléments indi- viduels n'a pas besoin d'avoir une épaisseur qui lui permette de résister aux manipulations mais peut être extrêmement mince, aussi mince même qu'une feuille de papier. Il est ainsi possible
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de diminuer considérablement le poids et le coût et aussi de donner à la batterie plus de compacité, ce qui est le principal but visé par l'invention, ainsi qu'il a été dit.
Les bacs 40 sont établis en une seule pièce à la manière des tubes de plomb écrasables ou affaissables qu'on utilise couramment pour contenir des pâtes et des substances analogues.
Eneffet, il est presque impossible dans l'industrie de façonner un bac très mince en feuille de plomb ou tube de plomb par le procédé consistant à brûler les joints. Dans certains cas, il peut être désirable en vue de mieux supporter les bacs 40 en plomb mince et aussi d'assurer l'isolement requis, de aupporter chacun de ces bacs avant leur montage dans un manchon constitué par exemple par du carton ou un revêtement de matière oomme le brai.
Cette construction perfectionnée d'accumulateur à haute tension est extrêmement efficace en fonctionnement et possède une grande capacité en égard à son encombrement et à son poids.
En outre, le fait que toutes les connexions sont complètement noyées non seulement empêche toute fuite de courant mais préserve les parties métalliques contre la corrosion.
Résumé.
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