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Batterie électrique.
L'invention concerne une batterie électrique sèche à éléments plats empilés, dans laquelle l'électrode métallique d'un élément est reliée à l'électrode en carbone d'un élément voisin, afin de constituer une électrode double, dite "duplex", du fait que sur l'une des faces d'une électrode métallique est appliquée une couche conductrice de carbone ou de graphite, imperméable à l'électrolyte, ladite batterie étant, en particulier une batterie à dépolarisation par l'oxygène de l'air.
L'invention permet de fabriquer une batterie empilée, capable de fournir par unité de volume une grande quantité d'éner- gie électrique, de forme simple, et facile à réaliser; à cet effet, elle part du fait connu que la difficulté inhérente à la fabrication d'une batterie empilée capable de produire une quan- tité d'énergie suffisante est d'éviter le court-circuit d'un élément, court-circuit qui peut se produire lorsque, par suite des fuites de l'électrolyte, celui-ci vient en contact avec l'un des organes : électrodemétallique, carbone ou électrolyte d'un élément voisin ou que l'électrolyte s'infiltre au travers de la couche de carbone d'une électrode duplex jusqu'au métal de cette électrode.
On peut obvier à cet inconvénient en donnant à l'élec- trode duplex, conformément à l'invention la forme d'une cuvette métallique, en zinc par exemple, dont le fond est recouvert, intérieurement ou extérieurement d'une couche de carbone ou de graphite imperméable à l'électrolyte; cette couche est prolongée sur la face intérieure respectivement extérieure des côtés relevés de la cuvette, jusque dans une couche isolante appliquée à l'état liquide ou ramolli, également imperméable à l'électrolyte, et dans le cas où la couche de carbone est appliquée sur la face intérieure du fond de la cuvette, cette couche isolante se pro-. longe aussi sur le bord et sur la face extérieure des côtés relevés de la cuvette.
L'invention permet d'obtenir pour un volume détermine des batteries une quantité maximum d'énergie électrique et est donc particulièrement intéressante pour la fabrication des batteries peu volumineuses telles que requises pour les postes à batterie portatifs et autres appareils dans lesquels la batterie doit être .petite et légère.
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La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Sur la Fig. 1, le fond de la cuvette 1, en zinc par exemple, est intérieurement recouvert d'une couche conductrice de carbone 2, imperméable à l'électrolyte et se continuant, par exemple, par de la laque "Durphène" (une résine phénolformal- déhyde modifiée). Cette dernière se prolonge sur la face intérieure des côtés relevés 3 de la cuvette, sur le bord et sur la face extérieure du côté relevé pour se raccorder à une couche 4 de matière isolante, appliquée a l'état liquide ou ramolli, nommée par la suite "couche de laque".
Peu importe l'endroit où la couche de carbone se raccorde à la couche isolante de laque pour autant que la distance entre la couche de carbone et le côté relevé de la cuvette, soit suffisante pour éliminer le danger de contact électrique entre des cuvettes voisines.
La couche de carbone 2 est recouverte d'une masse de dépolarisation 5, qui, en ce qui concerne la hauteur et la largeur, s'adapte exactement dans la cuvette 1, et cette masse est recouverte d'une couche d'électrolyte 6. La cuvette recouverte d' une couche de carbone et d'une couche de laque constitue avec la masse de dépolarisation et l'électrolyte une unité mécanique d'une batterie étagée.
L'empilement de plusieurs de ces unités (la fig.l en repré- sente trois) fournit une batterie dans laquelle la masse d'électrolyte d'une unité est toujours en contact avec l'électrode métallique de l'unité voisine.
L'unité mécanique dont il est question ci-dessus, diffère de l'unité électrique qui constitue, elle un élément de la batterie. Un élément électrique est constitué par la couche de carbone, la masse de dépolarisation et l'électrolyte d'une unité mécanique et par la cuvette métallique de l'unité mécanique voisine.
Lorsque la dépolarisation d'une batterie constituée par l'empilement des unités mécaniques décrites est obtenue à l'aide de l'oxygène de l'air, ce dernier peut accéder à la masse de dépolarisation par des fentes annulaires ménagées entre des cuvettes successives. Si nécessaire, pour favoriser l'accès de l'air on peut ménager des évidements dans les côtés relevés d'une cuvette: il suffit, par exemple, que l'un des côtés de la cuvette soit localement moins élevé, mais il y a alors lieu de veiller à ce que cet endroit soit recouvert d'une couche de laque conforme à l'invention; en outre la masse de dépolarisation peut comporter des rainures ou des canaux de ventilation.
Les unités mécaniques placées aux extrémités d'une batterie empilée peuvent affecter une forme qui diffère de celle représentée sur la fig. l. C'est ainsi que la couche électrolyte de l'unité supérieure peut être recouverte d'une électrode métallique plate. Pendant la fabrication d'une batterie empilée conforme à l'invention, les côtés relevés d'une cuvette garnie d'une couche de carbone, peuvent être recouverte d'avance sur le bord, sur la face intérieure et sur la face extérieure d'une couche de laque isolante, par exemple par projection, au pinceau ou par immersion, on peut aussi procéder d'une autre manière; ne revêtir provisoirement que la face intérieure d'une couche de laque raccordée à la couche de carbone et procéder à l'empilement après la mise en place de la masse de dépolarisation et de l'électrolyte.
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La pile obtenue est ensuite recouverte sur sa paroi extérieure d'une couche de laque appliquée par immersion, au pinceau, par projection ou par un procédé analogue, opération pendant laquelle il y a lieu de veiller à ce que les couches de laque appliquées successivement sur les faces extérieures et intérieures des côtés relevés, se raccordent bien.
Dans le cas d'une électrode double, telle que représen- tée sur la fig.l, il n'y a pas de danger que l'électrolyte s'infiltre au travers de la couche de carbone d'une électrode double jusqu'à la partie métallique de cette électrode, car, comme on le sait, la couche de carbone est imperméable à l'électrolyte; cette infiltration ne peut même se produire à l'endroit indiqué par 7, car la couche de carbone et la couche de laque isolante s'y raccordent.
On prévient le court-circuit d'unélément électrique par contact entre les électrolytes de cellules voisines ou par contact entre l'électrolyte d'une cellule et l'électrode métallique ou l'électrode de carbone d'une cellule voisine, en allongeant autant que possible la couche de laque..4 sur le côté relevé de la cuvette 1, couche qui forme le chemin de fuite d'électrolyte à électrolyte ou d'électrolyte au zinc ou au carbone d'une cellule voisine.
On peut éviter de façon connue le contact direct entre les particules de carbone ou de graphite de la masse de dépolarisation et la face inférieure de l'électrode métallique 8 d'une unité mécanique suivante, en disposant, dans la masse électrolytique 6, un diaphragme en papier ou en matière textile.
Au lieu de revêtir la masse de dépolarisation 5 d'une couche d'électrolyte, comme montré sur la fig.l, on peut aussi former un ensemble de l'électrolyte et de l'électrode métallique avec laquelle il se trouve directement en contact. C'est ainsi que l'on peut donner à la cuvette métallique une forme telle que montrée sur la fig. 2, verser l'électrolyte dans le fond embouti 9 de la cuvette renversée et laisser figer l'électrolyte dans cette cuvette. Dans ce cas, l'électrode au carbone, l'électrode métallique et l'électrolyte constituent un ensemble et le montage de la batterie s'opère par simple empilement de ces unités et des galettes de dépolarisation.
D'excellents résultats furent obtenus avec la forme d'exécution de l'invention dans laquelle la face extérieure du fond de l'électrode métallique, en forme de cuvette, est revêtu d'une couche conductrice de carbone du de graphite comme montré sur la fig. 3.
Sur cette figure, l'électrode métallique en forme de cuvette porte la référence 10, tandis que 11 désigne la couche conductrice de carbone ou de graphite qui se prolonge, sur les faces extérieures des côtés relevés 12 de la coupe, jusque dans la couche isolante de laque 13. Le fond de la cuvette est recouvert d'une masse d'électrolyte 14, et celle-ci est recouverte de la masse de dépolarisation 15, qui en ce qui concerne la hauteur et la largeur, s'adapte exactement dans la cuvette 10. De préférence, l'endroit de raccordement entre la couche de carbone et la couche de laque se'trouve aussi loin que possible du bord du côté relevé, par exemple, à l'endroit de raccordement du fond et du côté relevé de la cuvette, de manière que la distance entre l'électrolyte 14 et la couche de carbone 11 soit aussi grande que possible.
L'empilement des diverses unités mécaniques, représentées sur la fig. 3, fournit une batterie capable de produire une quantité importante d'énergie. Tout comme dans le cas de la batterie représentée sur la fig.l un diaphragme en papier ou en
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matière textile par exemple, peut être logé dans la masse électrolytique 14 afin d'empêcher que des particules de carbone ou de graphite de la masse de dépolarisation ne traversent la masse d'électrolyte et ne pénètrent jusqu'au fond de la cuvette métallique, possibilité qui existe tout particulièrement dans les batteries à dépolarisation par l'oxygène de l'air.
Dans le cas d'électrodes en forme de cuvette, le contact électrique direct entre les particules de carbone ou de graphite de la masse de dépolarisation et la face intérieure des côtés relevés 12 de la cuvette 10 peut être empêché de manière connue par une couche 16, par exemple de papier éventuellement imprégné d'électrolyte. Si nécessaire, la couche 16 et le diaphragme de l'électrolyte peuvent faire corps.
La couche 16 peut aussi être remplacée partiellement ou totalement, par une couche isolante de laque soit uniquement sur le bord des côtés relevés 12, sort tant sur le bord que sur la face intérieure.
Dans ce dernier cas, les côtés relevés sont revêtus d'une couche isolante ininterrompue de laque tant sur la face intérieure que sur le bord et sur la face extérieure. utre le fait qu'une batterie, composée d'unités telles que .nontrées sur la figure 3, fournit par unité de volume une grande quantité d'énergie étant donné que tout le volume est pratiquement occupé par les organes actifs, elle présente encore l'avantage d'être réalisable de façon très simple, particulièrement lorsque l'électrode duplex, revêtue d'une couche de carbone et de laque, est recouverte avant l'empilement d'une .nasse électrolyte 14 et éventuellement de la couche 16, qui, lorsqu'on utilise un diaphragme dans l'électrolyte 14, est, de préférence, solidaire de ce diaphragme.
Le montage de la batterie peut alors être effectué de manière très simple par l'empilement des cuvettes ;nétalli- ques munies des couches de carbone, de laque, d'électrolyte et éventuellement de la couche de séparation 16, ainsi que des galettes de dépolarisation.
Au lieu de munir séparément chaque électrode duplex d'une couche de laque isolante et de procéder ensuite à l'empile-. ment, on peut empiler d'abord et appliquer ensuite cette couche de laque. Dans ce cas, on place d'abord dans les électrodes duplex en forme de cuvette, dont la face extérieure du côté relevé n'est pas encore revêtue d'isolant, l'électrolyte, éventuellement avec diaphragme, la couche séparatrice 16 et les galettes de dépolarisation. On empile ensuite les cuvettes remplies et l'on revêt cette pile sur sa face extérieure d'une couche de laque, par immersion, au pinceau, par projection ou d'une manière analogue.
Bien que, pendant cette opération la couche de laque s'infiltre quelque peu dans les ouvertures comprises entre deux cuvettes successives, il est recommandable de prolonger la couche conductrice de carbone sur la face inférieure du fond d'une cuvette jusqu'à la face extérieure d'un côté relevé afin d'être certain d'un bon raccord entre la couche de laque et la couche de carbone.
Comme matière isolante pour les côtés relevés des électrodes métalliques en forme de cuvette, on peut utiliser un isolant à base de "gomme laque" ou de "colophane" ou à base de résine phénolformaldéhyde qui résiste à la corrosion par les substances de la batterie, en particulier, par l'électrolyte.
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