Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la publication de la mention de la délivrance du brevet européen au Bulletin européen des brevets, toute personne peut faire opposition à ce brevet auprès de l'Office européen
3 111 491 B1
TEPZZ¥___49_B_T
(11)
EP 3 111 491 B1
(12)
FASCICULE DE BREVET EUROPEEN
(45) Date de publication et mention de la délivrance du brevet:
31.01.2018 Bulletin 2018/05 (21) Numéro de dépôt: 15707079.8 (22) Date de dépôt: 24.02.2015
(51) Int Cl.:
H01M 2/02(2006.01) H01M 2/10(2006.01) H01M 2/20(2006.01) H01M 2/26(2006.01) H01M 2/30(2006.01) H01M 6/42(2006.01) H01M 10/04(2006.01)
(86) Numéro de dépôt international:
PCT/EP2015/053782
(87) Numéro de publication internationale:
WO 2015/128305 (03.09.2015 Gazette 2015/35)
(54) CELLULE DE STOCKAGE D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE COMPORTANT AU MOINS UN ÉLÉMENT MÂLE ET UN ÉLÉMENT FEMELLE, MUNIS D’INTERFACES DE CONNEXION ÉLECTRIQUE ZELLE ZUM SPEICHERN VON ENERGIE MIT MINDESTENS EINEM STECKERELEMENT UND EINEM BUCHSENELEMENT MIT ELEKTRISCHEN VERBINDUNGSSCHNITTSTELLEN
CELL FOR STORING POWER, COMPRISING AT LEAST ONE MALE ELEMENT AND ONE FEMALE ELEMENT EQUIPPED WITH ELECTRICAL CONNECTION INTERFACES
(84) Etats contractants désignés:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
(30) Priorité: 26.02.2014 FR 1451546 (43) Date de publication de la demande:
04.01.2017 Bulletin 2017/01
(73) Titulaire: Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives
75015 Paris (FR) (72) Inventeurs:
• BERTHE DE POMMERY, Yves 54380 Dieulouard (FR)
• AZAIS, Philippe
38120 Saint Égrève (FR)
• PICARD, Lionel
38170 Seyssinet-Pariset (FR)
• TURIN, Guillaume 59000 Lille (FR) (74) Mandataire: Brevalex
95, rue d’Amsterdam 75378 Paris Cedex 8 (FR) (56) Documents cités:
EP-A1- 2 565 961 DE-A1-102005 042 169 JP-A- H1 064 492 JP-A- H07 142 039 JP-A- 2010 080 411 JP-A- 2010 232 102 US-A1- 2013 071 725
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Description
DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention se rapporte au domaine des cellules de stockage d’énergie électrique, et notam- ment au domaine des cellules électrochimiques élémen- taires. De telles cellules sont destinées à être assem- blées au sein de modules eux-mêmes assemblés entre eux pour former un système de stockage d’énergie, par exemple un pack batterie. Plus particulièrement, l’inven- tion concerne le domaine des systèmes d’assemblage et de connexion électrique intégrés à de telles cellules de stockage d’énergie électrique.
[0002] L’invention s’applique préférentiellement aux cellules électrochimiques élémentaires qui forment des générateurs électrochimiques. Toutefois, elle peut éga- lement concerner les condensateurs et les superconden- sateurs électrochimiques ou diélectriques, par exemple.
[0003] Elle trouve des applications dans de nombreux domaines de l’industrie, notamment pour des applica- tions stationnaires ou embarquées, en particulier pour le domaine de l’alimentation électrique des véhicules de transport, terrestres, aériens et/ou nautiques, par exem- ple pour l’alimentation électrique des véhicules hybrides et/ou électriques pour lesquels un agencement d’un grand nombre de cellules de stockage d’énergie électri- que est requis.
[0004] Parmi les cellules électrochimiques élémentai- res, trois principaux types de géométrie d’architecture sont couramment utilisés. Ainsi, de façon classique et connue en soi, les cellules peuvent présenter une géo- métrie cylindrique, une géométrie prismatique ou une géométrie en sachet/empilement (appelée encore
« pouch-cell » en anglais).
[0005] De façon préférentielle, l’invention peut s’appli- quer à des cellules électrochimiques élémentaires de géométrie prismatique bien qu’elle puisse également être concernée par d’autres types de géométrie des cel- lules électrochimiques.
[0006] Elle propose ainsi une cellule de stockage d’énergie électrique comportant des éléments mâle et femelle pour l’assemblage et la connexion électrique de la cellule, un module électrique d’assemblage compor- tant une pluralité de telles cellules, un système de stoc- kage d’énergie comportant une pluralité de tels modules d’assemblage, ainsi qu’un procédé de fabrication d’une telle cellule de stockage d’énergie électrique.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
[0007] Les accumulateurs sont des systèmes permet- tant de stocker de l’énergie électrique sous forme chimi- que. Ils sont basés sur un système électrochimique ré- versible, c’est-à-dire rechargeable. Cependant, toutes les propositions énoncées ci-après restent valables pour des systèmes primaires (non rechargeables), sauf men- tion contraire.
[0008] Le système de stockage d’énergie électrochi- mique est un assemblage de modules électrochimiques, eux-mêmes assemblages de cellules électrochimiques élémentaires qui constituent des accumulateurs. Au sein du système de stockage d’énergie, les cellules électro- chimiques sont reliées et gérées par une électronique de contrôle, encore appelée électronique BMS pour
« Battery Management System » en anglais, qui permet d’optimiser la charge et la décharge et de prolonger la durée de vie.
[0009] Les accumulateurs ou cellules contiennent des réactifs chimiques qui, une fois activés, permettent de fournir de l’électricité à la demande. Ces réactions élec- trochimiques sont activées au sein de la cellule électro- chimique élémentaire, entre une électrode positive et une électrode négative baignant dans un électrolyte, lors- qu’une charge électrique est branchée aux bornes de la cellule. A titre d’exemple, la technologie Li-ion consiste à utiliser la circulation électrochimique de l’ion lithium dans deux matériaux et à des valeurs de potentiel différentes : l’électrode positive et l’électrode négative constituent les deux potentiels d’oxydoréduction, et la différence de potentiel crée la tension au sein de la bat- terie. En cours d’utilisation (l’accumulateur se décharge), l’électrode négative relâche le lithium sous forme ionique Li+. Les ions Li+ migrent alors vers l’électrode positive, via l’électrolyte conducteur ionique. Le passage de cha- que ion Li+ au sein de l’accumulateur est compensé par le passage d’un électron dans le circuit externe (courant circulant à partir des bornes de l’accumulateur), en sens inverse, créant ainsi le courant électrique permettant de faire fonctionner le dispositif associé à la batterie. Il y a alors du courant électrique jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de lithium au sein de l’électrode négative : l’accumulateur est alors déchargé et son rechargement se fait selon le processus inverse.
[0010] Afin de pouvoir assembler et connecter les cel- lules entre elles, que ce soient des cellules électrochimi- ques élémentaires comme présentées ci-dessus ou des cellules de stockage d’énergie électrique de façon plus générale, il est prévu sur celles-ci des systèmes de con- nexion électrique.
[0011] Actuellement, les systèmes de connexion élec- trique utilisés sont classiquement réalisés par une pièce conductrice extérieure, typiquement une patte de con- nexion rapportée reliant les cellules entre elles, et deux bornes électriques apparentes positive et négative, si- tuées soit sur une même face (cas des batteries de vé- hicule automobile par exemple), soit sur des faces op- posées.
[0012] Ces types de systèmes de connexion électrique s’avèrent toutefois ne pas être satisfaisants du fait de leur dangerosité, notamment dans le domaine des élé- ments de puissance, à la fois pour les opérateurs et pour la cellule de stockage elle-même. En effet, la pièce con- ductrice extérieure et les bornes apparentes augmentent les risques de court-circuit.
[0013] Des solutions ont été proposées dans l’art an-
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térieur pour tenter de limiter ces inconvénients. Ainsi, la demande de brevet US 2012/0058382 A1 propose un système de connectiques rapportées pour éviter les chocs électriques, au montage et après montage, et pour permettre de déconnecter les cellules en cas d’accident.
La demande de brevet US 2013/0029201 A1 décrit une mise en module de cellules fines avec un seul connecteur externe pour chaque pôle des cellules. Ce connecteur, en réduisant le nombre total de pièces, a pour but de limiter les risques de court-circuit.
[0014] Par ailleurs, des solutions ont été décrites pour réaliser le conditionnement des cellules de stockage par application d’un revêtement (ou « packaging » en an- glais), par exemple par vissage, collage, surmoulage et/ou déformation. La demande de brevet JP 2011-119122 A utilise par exemple le surmoulage pour injecter un revêtement final autour de la cellule et de ses bornes. Le brevet US 7,252,903 B2 décrit également l’uti- lisation du surmoulage pour assembler plusieurs parties de la cellule entre elles, dont des éléments de sécurité, tout en donnant la forme finale à la partie supérieure de la cellule. Enfin, la demande de brevet US 2012/0148907 A1 propose de surmouler le couvercle de la cellule sur les bornes pour réduire le risque de fuites.
[0015] La demande de brevet JP 2010-232102 décrit une cellule électrochimique qui comporte sur une de ses faces plusieurs éléments mâles, et sur une face opposée à cette première face plusieurs éléments femelles. Les éléments mâles et les éléments femelles comportent une interface de connexion électrique.
[0016] La demande de brevet US 2013/071725 décrit un procédé de surmoulage sur le coeur électrique et les deux zones de contact électrique positive et négative d’une cellule électrochimique par un revêtement, de sorte à recouvrir partiellement le coeur pour former les inter- faces de connexion électrique. Néanmoins, dans la plu- part de ces solutions de l’art antérieur, on retrouve des cellules de stockage d’énergie électrique réalisées avec un revêtement conducteur, typiquement en aluminium, en contact avec l’une des bornes de la cellule, et toujours des connectiques de cellule apparentes d’un même côté ou d’un côté et de l’autre de la cellule. Or, comme indiqué précédemment, ce type de cellule occasionne des ris- ques élevés pour la santé de l’opérateur et le bon fonc- tionnement de la cellule, notamment dans le cas d’une cellule à haute énergie. Les risques pour l’opérateur sont de nature électrique et provoqués par la possibilité de pouvoir toucher les deux bornes ou des pièces conduc- trices en contact avec les bornes. De plus, les risques pour la cellule sont d’obtenir une mise en court-circuit des deux bornes qui peut entraîner la dégradation ou un échauffement important de la cellule.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
[0017] L’invention a ainsi pour but de remédier au moins partiellement aux besoins mentionnés ci-dessus et aux inconvénients relatifs aux réalisations de l’art an-
térieur.
[0018] L’invention vise notamment à proposer un nou- veau type de cellule de stockage d’énergie électrique comportant un système de connexion sécuritaire et non court-circuitable.
[0019] L’invention a ainsi pour objet, selon l’un de ses aspects, une cellule de stockage d’énergie électrique, destinée à être intégrée au sein d’un module électrique d’assemblage d’un système de stockage d’énergie, pré- sentant une première face et une deuxième face, oppo- sée à la première face,
caractérisée en ce que la cellule comporte, sur l’une de ses première et deuxième faces, au moins un élément mâle, et sur l’autre de ses première et deuxième faces, au moins un élément femelle, lesdits au moins un élé- ment mâle et au moins un élément femelle présentant des formes permettant leur encastrement l’un dans l’autre de façon à ce que la cellule soit configurée pour être assemblée à une autre cellule du même type, ledit au moins un élément mâle ou ledit au moins un élément femelle de la cellule étant respectivement encastré avec au moins un élément femelle ou au moins un élément mâle de l’autre cellule du même type,
et en ce qu’au moins un élément mâle desdits au moins un élément mâle et au moins un élément femelle com- porte au moins une interface de connexion électrique de polarité positive et qu’au moins un élément femelle des- dits au moins un élément mâle et au moins un élément femelle comporte au moins une interface de connexion électrique de polarité négative, ou inversement, de façon à ce que la cellule soit configurée pour être électrique- ment connectée à une autre cellule du même type.
[0020] Grâce à l’invention, il est possible de réaliser un assemblage simple et sécuritaire de plusieurs cellules de stockage d’énergie électrique conformes à l’invention au sein d’un module électrique d’assemblage d’un sys- tème de stockage d’énergie, par l’intermédiaire des élé- ments mâles et femelles qui s’emboîtent l’un dans l’autre.
Les interfaces de connexion étant situées sur les élé- ments mâles et femelles, elles peuvent être difficilement accessibles, voire inaccessibles, par l’environnement ex- térieur, et notamment par un opérateur, ce qui permet avantageusement de supprimer les risques, en particu- lier de court-circuit.
[0021] La cellule de stockage d’énergie électrique se- lon l’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou sui- vant toutes combinaisons techniques possibles.
[0022] Les première et deuxième faces opposées de la cellule peuvent être constituées par les faces supé- rieure et inférieure de la cellule, voire encore par deux faces latérales opposées de la cellule.
[0023] Lesdits au moins un élément mâle et un élément femelle de la cellule présentent avantageusement des formes complémentaires, permettant ainsi leur encastre- ment l’un dans l’autre pour l’assemblage de la cellule avec une autre cellule du même type.
[0024] Lesdites au moins une interface de connexion
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électrique de polarité positive et une interface de con- nexion électrique de polarité négative sont préférentiel- lement formées sur des parties desdits au moins un élé- ment mâle et un élément femelle leur permettant d’être masquées lors de l’assemblage de la cellule avec une autre cellule du même type.
[0025] La cellule est préférentiellement de géométrie prismatique.
[0026] La cellule peut préférentiellement être une cel- lule électrochimique élémentaire, comportant une élec- trode négative, une électrode positive, et un électrolyte situé entre l’électrode négative et l’électrode positive.
[0027] Ladite au moins une interface de connexion électrique de polarité positive et ladite au moins une in- terface de connexion électrique de polarité négative peu- vent être respectivement formées sur une partie d’ac- cessibilité réduite ou nulle dudit au moins un élément mâle et sur une partie d’accessibilité réduite ou nulle dudit au moins un élément femelle, ou inversement, notam- ment la partie d’accessibilité réduite ou nulle dudit au moins un élément mâle correspondant à une partie des- tinée à être recouverte par au moins un élément femelle d’une autre cellule du même type lors de l’assemblage par encastrement de la cellule avec l’autre cellule du mê- me type, et la partie d’accessibilité réduite ou nulle dudit au moins un élément femelle correspondant à une partie destinée à être recouverte par au moins un élément mâle d’une autre cellule du même type lors de l’assemblage par encastrement de la cellule avec l’autre cellule du mê- me type.
[0028] Les interfaces de connexion électrique, respec- tivement dudit au moins un élément mâle et dudit au moins un élément femelle, peuvent être formées sur des parties latérales, notamment internes, respectivement desdits au moins un élément mâle et un élément femelle.
[0029] Ledit au moins un élément mâle peut s’étendre d’un bord à l’autre de ladite une des première et deuxiè- me faces de la cellule. Ledit au moins un élément femelle peut s’étendre d’un bord à l’autre de ladite autre des pre- mière et deuxième faces de la cellule.
[0030] Ledit au moins un élément mâle peut présenter une forme de rainure en relief. Ledit au moins un élément femelle peut présenter une forme de rainure en creux.
Les formes de rainure en relief et en creux sont avanta- geusement complémentaires l’une de l’autre pour per- mettre l’assemblage de la cellule avec une autre cellule du même type.
[0031] Ladite une des première et deuxième faces de la cellule peut comporter au moins un tenon, notamment deux tenons de part et d’autre dudit au moins un élément mâle, pour permettre l’assemblage et la connexion sé- curitaire dudit au moins un élément mâle avec au moins un élément femelle d’une autre cellule du même type.
[0032] Ledit au moins un élément mâle et ledit au moins un élément femelle peuvent présenter des formes similaires, l’assemblage de la cellule avec une autre cel- lule du même type étant rendu possible par une orienta- tion opposée dudit au moins un élément mâle et dudit au
moins un élément femelle de la cellule respectivement par rapport à au moins un élément femelle et au moins un élément mâle de l’autre cellule du même type, lors de l’encastrement.
[0033] Il est à noter que, dans la présente description, les termes « similaire » et « semblable » doivent se com- prendre comme signifiant « complémentaire ».
[0034] Ladite au moins une interface de connexion électrique de polarité positive peut s’étendre partielle- ment sur ledit au moins un élément mâle, notamment à proximité d’un bord de ladite une des première et deuxiè- me faces de la cellule. Ladite au moins une interface de connexion électrique de polarité négative peut s’étendre partiellement sur ledit au moins un élément femelle, no- tamment à proximité d’un bord de ladite autre des pre- mière et deuxième faces de la cellule, ou inversement.
[0035] Ledit au moins un élément mâle peut s’étendre longitudinalement, i.e. selon la plus grande dimension, sur ladite une des première et deuxième faces de la cel- lule. Ledit au moins un élément femelle peut s’étendre longitudinalement, i.e. selon la plus grande dimension, sur ladite autre des première et deuxième faces de la cellule.
[0036] Ledit au moins un élément mâle peut s’étendre transversalement, i.e. selon la plus petite dimension, sur ladite une des première et deuxième faces de la cellule.
Ledit au moins un élément femelle peut s’étendre trans- versalement, i.e. selon la plus petite dimension, sur ladite autre des première et deuxième faces de la cellule.
[0037] La cellule peut comporter un coeur électrique, notamment un coeur électrochimique comportant une électrode négative, une électrode positive et un électro- lyte situé entre l’électrode négative et l’électrode positive, recouvert par un revêtement configuré de sorte à ne pas recouvrir lesdites au moins une interface de connexion électrique de polarité positive et une interface de con- nexion électrique de polarité négative.
[0038] Ledit au moins un élément mâle et/ou ledit au moins un élément femelle peuvent être, au moins en par- tie, formés par le revêtement.
[0039] Le ou les tenons de ladite une des première et deuxième faces de la cellule peuvent également être for- més par le revêtement.
[0040] Le coeur électrique peut comporter une élec- trode négative et une électrode positive. Au moins l’une de l’électrode négative et de l’électrode positive peut comporter au moins un élément mâle d’électrode et/ou au moins un élément femelle d’électrode de forme res- pectivement semblable à celle dudit au moins un élément mâle de la cellule et/ou dudit au moins un élément femelle de la cellule. Le revêtement peut recouvrir ledit au moins un élément mâle d’électrode et/ou ledit au moins un élé- ment femelle d’électrode, en présentant une forme qui épouse celle dudit au moins un élément mâle d’électrode et/ou celle dudit au moins un élément femelle d’électrode, de façon à respectivement former ledit au moins un élé- ment mâle de la cellule et/ou ledit au moins un élément femelle de la cellule.
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[0041] Ledit au moins un élément mâle et/ou ledit au moins un élément femelle peuvent s’étendre respective- ment depuis un bord de ladite une des première et deuxième faces de la cellule et de ladite autre des pre- mière et deuxième faces de la cellule.
[0042] Ladite une des première et deuxième faces de la cellule peut comporter au moins un élément mâle et au moins un élément femelle. Ladite autre des première et deuxième faces de la cellule peut également compor- ter au moins un élément mâle et au moins un élément femelle.
[0043] La cellule peut comporter des moyens de main- tien en position de la cellule avec une autre cellule du même type.
[0044] Les moyens de maintien en position peuvent comporter des orifices formés dans lesdits au moins un élément mâle et au moins un élément femelle, et dans le ou les éventuels tenons dudit au moins un élément mâle, les orifices dudit au moins un élément mâle et les orifices dudit au moins un élément femelle de la cellule étant respectivement configurés pour être en vis-à-vis des orifices d’au moins un élément femelle et des orifices d’au moins un élément mâle d’une autre cellule du même type, lors de l’assemblage de la cellule avec au moins une autre cellule du même type. Les moyens de maintien en position peuvent en outre comporter au moins une tige de maintien en position apte à être insérée dans les orifices desdits au moins un élément mâle et au moins un élément femelle de la cellule.
[0045] Les moyens de maintien en position peuvent comporter au moins une rainure de maintien en position formée sur la cellule, notamment le revêtement de la cel- lule, configurée de sorte à être superposée à au moins une rainure de maintien en position d’une autre cellule du même type, lors de l’assemblage de la cellule avec au moins une autre cellule du même type. Les moyens de maintien en position peuvent comporter en outre une pièce de maintien en position configurée pour s’insérer entre lesdites au moins une rainure de maintien en po- sition de la cellule et de la cellule du même type lors de l’assemblage des cellules.
[0046] La cellule peut comporter, sur ladite une de ses première et deuxième faces, au moins deux éléments mâles s’étendant sensiblement parallèlement d’un bord à l’autre de ladite une des première et deuxième faces de la cellule, et sur ladite autre de ses première et deuxiè- me faces, au moins deux éléments femelles s’étendant sensiblement parallèlement d’un bord à l’autre de ladite autre des première et deuxième faces de la cellule.
[0047] Lesdits au moins deux éléments mâles peuvent être respectivement superposés auxdits au moins deux éléments femelles.
[0048] La cellule peut comporter un coeur électrochi- mique comportant une électrode négative, une électrode positive et un électrolyte situé entre l’électrode négative et l’électrode positive. L’une de l’électrode positive et de l’électrode négative peut comporter un élément mâle d’électrode s’étendant vers ladite une des première et
deuxième faces de la cellule et un élément femelle d’élec- trode s’étendant vers ladite autre des première et deuxiè- me faces de la cellule, l’élément mâle d’électrode et l’élé- ment femelle d’électrode étant superposés l’un à l’autre.
L’autre de l’électrode positive et de l’électrode négative peut comporter un élément mâle d’électrode s’étendant vers ladite une des première et deuxième faces de la cellule et deux éléments femelles d’électrode s’étendant vers ladite autre des première et deuxième faces de la cellule ou deux éléments mâles d’électrode s’étendant vers ladite une des première et deuxième faces de la cellule et un élément femelle d’électrode s’étendant vers ladite autre des première et deuxième faces de la cellule, un élément mâle d’électrode et un élément femelle d’électrode étant superposés l’un à l’autre.
[0049] Le coeur électrochimique peut être recouvert par un revêtement configuré de sorte à ne pas recouvrir les interfaces de connexion électrique de polarité positive et les interfaces de connexion électrique de polarité né- gative des éléments mâles et femelles de la cellule, le revêtement définissant lesdits éléments mâles et femel- les (6a, 6b) de la cellule et épousant les formes des élé- ments mâles d’électrode et des éléments femelles d’élec- trode.
[0050] La cellule peut présenter, sur l’une de ses pre- mière et deuxième faces, une interface de connexion électrique de polarité négative et une interface de con- nexion électrique de polarité positive et, sur l’autre de ses première et deuxième faces, une interface de con- nexion électrique de polarité positive et deux interfaces de connexion électriques de polarité négative, ou une interface de connexion électrique de polarité négative et deux interfaces de connexion électrique de polarité po- sitive.
[0051] L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un ensemble comportant une première cellule et une deuxième cellule telles que définies ci-des- sus, ledit au moins un élément mâle de la première cellule étant encastré dans ledit au moins un élément femelle de la deuxième cellule, ou ledit au moins un élément femelle de la première cellule étant encastré dans ledit au moins un élément mâle de la deuxième cellule, pour permettre l’assemblage et la connexion électrique des première et deuxième cellules entre elles.
[0052] Par ailleurs, l’invention a encore pour objet, se- lon un autre de ses aspects, un module électrique d’as- semblage d’un système de stockage électrique, carac- térisé en ce qu’il comporte un assemblage de plusieurs cellules telles que définies précédemment.
[0053] Le module peut être un module électrochimique d’assemblage comportant un assemblage de plusieurs cellules électrochimiques élémentaires.
[0054] Le module peut comporter au moins un élément mâle de module et au moins un élément femelle de mo- dule, respectivement du même type que lesdits au moins un élément mâle et au moins un élément femelle des cellules, pour permettre l’assemblage et la connexion électrique des cellules sur le module d’assemblage.
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[0055] Le module peut comporter au moins une tige de connexion mâle apte à s’encastrer dans une pluralité d’éléments femelles des cellules, et au moins une tige de connexion femelle apte à s’encastrer dans une plu- ralité d’éléments mâles des cellules, de façon à permettre l’assemblage et la connexion électriques des cellules en- tre elles au sein du module d’assemblage.
[0056] L’invention a également pour objet, selon un autre de ses aspects, un système de stockage d’énergie, caractérisé en ce qu’il comporte un assemblage de plu- sieurs modules tels que définis précédemment.
[0057] Le système de stockage d’énergie peut com- porter au moins un élément mâle de batterie (ou encore de système de stockage d’énergie) et au moins un élé- ment femelle de batterie (ou encore de système de stoc- kage d’énergie), respectivement du même type que les- dits au moins un élément mâle et au moins un élément femelle des cellules, pour permettre l’assemblage et la connexion électrique des cellules sur le système de stoc- kage d’énergie.
[0058] L’invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de fabrication d’une cellule de stockage d’énergie électrique telle que définie précé- demment, caractérisé en ce qu’il comporte une ou plu- sieurs des étapes suivantes :
a) positionner un coeur électrique, notamment un coeur électrochimique, dans un moule, le coeur élec- trique étant notamment constitué par un bobineau ou un stack,
b) surmouler autour du coeur électrique un matériau isolant, notamment un film en un matériau isolant, de préférence étanche et chimiquement stable par rapport à l’électrolyte du coeur électrochimique, c) réaliser au moins une électrode positive ou néga- tive sur au moins un bord du coeur électrique, no- tamment une rive du coeur électrique, ladite au moins une électrode positive ou négative compor- tant au moins un élément mâle ou femelle d’électro- de positive ou négative,
d) remplir le coeur électrique avec un électrolyte, e) éventuellement, en cas de réalisation d’une seule électrode positive ou négative dans l’étape c), réa- liser l’autre électrode positive ou négative sur l’autre bord du coeur électrique, notamment sur l’autre rive du coeur électrique, ladite autre électrode positive ou négative comportant au moins un élément mâle ou femelle d’électrode positive ou négative, f) surmouler un revêtement sur le coeur électrique et les deux électrodes positive et négative, de sorte à définir lesdits au moins un élément mâle et un élé- ment femelle de la cellule, le revêtement ne recou- vrant que partiellement lesdits au moins un élément mâle d’électrode et un élément femelle d’électrode de façon à former lesdites au moins une interface de connexion électrique de polarité négative et au moins une interface de connexion électrique de po- larité positive.
[0059] Le procédé de fabrication selon l’invention peut avantageusement permettre de réaliser la cellule avec le moins d’éléments et le moins d’opérations possibles.
Pour ce faire, le procédé utilise préférentiellement des étapes d’injection, de surmoulage et/ou de métallurgie des poudres, à partir d’un coeur électrique, notamment électrochimique, par exemple un stack ou un bobineau préalablement réalisé.
[0060] Le bobineau est un coeur électrochimique réa- lisé par enroulement d’une double électrode positive, d’un séparateur et d’une double électrode négative su- perposés.
[0061] Le stack est un coeur électrochimique réalisé par empilement d’une double électrode positive, d’un sé- parateur et d’une double électrode négative.
[0062] Le matériau isolant peut notamment être choisi parmi le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le po- lyétheréthercétone (PEEK), le polyétherarylcétone (PEAK), le polyéthylène téréphtalate (PET), le polytétra- fluoroéthylène (PTFE), entre autres.
[0063] Le procédé peut présenter une première varian- te de mise en oeuvre et comporter toutes les étapes a) à f) dans un ordre successif.
[0064] Dans l’étape b), le matériau isolant est avanta- geusement surmoulé autour du coeur électrique de sorte à ne pas recouvrir les bords, notamment les rives, du coeur électrique.
[0065] L’étape c) peut être une étape d’utilisation d’une méthode de métallurgie des poudres (désignée encore par méthode PIM pour « Powder Injection Molding » en anglais) pour injecter une électrode positive ou négative dans un matériau conducteur autour du bord du coeur électrique, notamment autour de la rive du coeur électri- que.
[0066] L’étape d) de remplissage en électrolyte peut se faire selon plusieurs méthodes. Avec une injection sous vide dans le moule, on peut utiliser une méthode de dépression. Avec une atmosphère neutre, par exem- ple comportant de l’argon, on peut injecter l’électrolyte sous pression.
[0067] L’étape e) éventuelle peut également être une étape d’utilisation d’une méthode de métallurgie des pou- dres pour injecter l’autre électrode positive ou négative dans un matériau conducteur autour du bord du coeur électrique, notamment autour de la rive du coeur électri- que.
[0068] Dans la première variante de mise en oeuvre du procédé selon l’invention, toutes les étapes réalisées après l’étape d) de remplissage en électrolyte sont pré- férentiellement réalisées à basse température pour évi- ter toute dégradation de l’électrolyte. De plus, l’électrode négative est préférentiellement réalisée avant l’électrode positive, car étant constituée du métal à plus haute tem- pérature, elle nécessite une température de frittage plus élevée.
[0069] Le procédé peut présenter une deuxième va- riante de mise en oeuvre et comporter les étapes c), e), a), b), d) et f) dans un ordre successif, les étapes c) et
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e) étant des étapes d’utilisation d’une méthode de mé- tallurgie des poudres.
[0070] Dans cette deuxième variante, il peut égale- ment être prévu une étape de formation d’au moins un orifice sur une des électrodes positive et négative pour permettre le remplissage en électrolyte.
[0071] Le procédé peut encore présenter une troisiè- me variante de mise en oeuvre et comporter les étapes c), e), a), b), d) et f) dans un ordre successif, les étapes c) et e) étant des étapes de fixation d’une ou des deux électrodes positive et négative sur un ou les deux bords du coeur électrique, notamment les rives du coeur élec- trique, ces électrodes étant formées au moyen de lan- guettes métalliques.
[0072] Les caractéristiques énoncées dans la présen- te description peuvent être prises isolément ou selon tou- tes combinaisons techniquement possibles avec d’autres caractéristiques.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
[0073] L’invention pourra être mieux comprise à la lec- ture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu’à l’examen des figures, schématiques et partielles, du des- sin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente, en perspective, un premier exemple de cellule de stockage d’énergie électrique conforme à l’invention,
- les figures 1A et 1B représentent respectivement, en perspective, des détails de réalisation d’éléments femelle et mâle d’une cellule de stockage d’énergie électrique conforme à l’invention,
- les figures 2 et 3 représentent respectivement, en perspective, des deuxième et troisième exemples de réalisation de cellule de stockage d’énergie élec- trique conforme à l’invention,
- les figures 4A et 4B représentent respectivement, en perspective, des exemples de tiges de connexion mâle et femelle pour l’assemblage et le raccorde- ment électrique d’une pluralité d’éléments femelles et d’une pluralité d’éléments mâles de cellules de stockage d’énergie électrique conformes à l’inven- tion,
- les figures 5A à 9B illustrent, schématiquement en coupe, des possibilités de forme pour réaliser des éléments mâles et femelles de cellules de stockage d’énergie électrique conformes à l’invention, - la figure 10 représente, en perspective, un quatrième
exemple de réalisation de cellule de stockage d’énergie électrique conforme à l’invention, - la figure 11 illustre, en perspective et de façon sché-
matique, la composition d’une cellule du type de celle de la figure 10,
- la figure 12 représente, en perspective, un cinquiè- me exemple de réalisation de cellule de stockage d’énergie électrique conforme à l’invention,
- la figure 13 illustre, en perspective, un premier prin- cipe de maintien en position de cellules de stockage d’énergie électrique conformes à l’invention, - les figures 14A et 14B illustrent, en perspective, un
deuxième principe de maintien en position de cellu- les de stockage d’énergie électrique conformes à l’invention,
- les figures 15A et 15B représentent, respectivement avec non visibilité et visibilité en transparence des coeurs électrochimiques des cellules, une vue du dessous d’un assemblage en parallèle de deux cel- lules de stockage d’énergie électrique conformes à l’invention,
- les figures 16A et 16B représentent, respectivement avec non visibilité et visibilité en transparence des coeurs électrochimiques des cellules, une vue du dessus de l’assemblage en parallèle des deux cel- lules des figures 15A et 15B,
- les figures 17A et 17B représentent, respectivement avec non visibilité et visibilité en transparence des coeurs électrochimiques des cellules, une vue du dessus de l’assemblage en série de deux cellules de stockage d’énergie électrique conformes à l’in- vention,
- les figures 18A et 18B représentent, respectivement avec non visibilité et visibilité en transparence des coeurs électrochimiques des cellules, une vue du dessous de l’assemblage en série des deux cellules des figures 17A et 17B,
- la figure 19 représente, en perspective et avec visi- bilité du coeur électrochimique, un sixième exemple de réalisation de cellule de stockage d’énergie élec- trique conforme à l’invention,
- les figures 20A à 20G illustrent, en perspective, dif- férentes étapes successives de mise en oeuvre d’une première variante du procédé de fabrication conforme à l’invention,
- les figures 21A à 21H illustrent, en perspective, dif- férentes étapes successives de mise en oeuvre d’une deuxième variante du procédé de fabrication conforme à l’invention, et
- les figures 22A à 22F illustrent, en perspective, dif- férentes étapes successives de mise en oeuvre d’une troisième variante du procédé de fabrication conforme à l’invention.
[0074] Dans l’ensemble de ces figures, des références identiques peuvent désigner des éléments identiques ou analogues.
[0075] De plus, les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
[0076] Dans tous les exemples décrits ci-après, les cel- lules de stockage d’énergie électrique 1 sont des cellules
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électrochimiques élémentaires 1, destinées à former des générateurs électrochimiques. Néanmoins, comme il a été indiqué précédemment, les cellules de stockage d’énergie électrique peuvent être d’un autre type, per- mettant par exemple la formation de condensateurs et/ou de supercondensateurs électrochimiques ou diélectri- ques.
[0077] De plus, chaque cellule électrochimique élé- mentaire 1 comporte un coeur électrochimique 10, com- portant une électrode négative 2, une électrode positive 3 et un électrolyte 4 entre les électrodes négative 2 et positive 3, de sorte à permettre la réalisation d’une réac- tion électrochimique.
[0078] Enfin, les cellules électrochimiques élémentai- res 1 présentées ici sont de géométrie prismatique, com- portant une face principale supérieure 1a, opposée à une face principale inférieure 1b, et deux faces latérales 1c et 1d, opposées l’une à l’autre. Bien entendu, l’invention ne se limite pas à une géométrie prismatique de la cellule 1, qui peut ainsi présenter tout type de géométrie d’ar- chitecture.
[0079] On a représenté sur la figure 1, en perspective, de façon schématique et partielle, un premier exemple de réalisation d’une cellule de stockage d’énergie élec- trique 1 conforme à l’invention, du type cellule électro- chimique élémentaire 1.
[0080] La cellule 1 est notamment destinée à être in- tégrée dans un module électrochimique d’assemblage d’un système de stockage d’énergie.
[0081] La cellule 1 présente ainsi une première face 1c, correspondant à une première face latérale de la cel- lule 1, et une deuxième face 1d, correspondant à la face latérale opposée à la première face 1c.
[0082] Conformément à l’invention, la première face 1c comporte un élément mâle 5 et la deuxième face 1d comporte un élément femelle 6, les formes complémen- taires des éléments mâle 5 et femelle 6 permettant leur encastrement l’un dans l’autre.
[0083] Autrement dit, l’élément mâle 5 de la cellule 1 peut permettre l’assemblage de la cellule 1 avec une autre cellule 1 du même type, par encastrement de cet élément mâle 5 sur l’élément femelle 6 de l’autre cellule 1 du même type. De même, l’élément femelle 6 de la cellule 1 peut permettre l’assemblage de la cellule 1 avec une autre cellule 1 du même type, par encastrement de cet élément femelle 6 sur l’élément mâle 5 de l’autre cel- lule 1 du même type.
[0084] Comme on peut le voir sur la figure 1, l’élément mâle 5 s’étend d’un bord à l’autre de la première face 1c, et l’élément femelle 6 s’étend également d’un bord à l’autre de la première face 1d.
[0085] En outre, l’élément mâle 5 de la cellule 1 pré- sente une interface de connexion électrique 8 de polarité positive ou négative, et l’élément femelle 6 de la cellule 1 présente également une interface de connexion élec- trique 9 de polarité négative ou positive, les polarités des deux interfaces de connexion électrique 8 et 9 étant op- posées puisque l’une étant reliée à l’électrode positive 3
(cathode) et l’autre étant reliée à l’électrode négative 2 (anode) du coeur électrochimique 10.
[0086] De cette façon, il est possible de réaliser la con- nexion électrique de la cellule 1 avec une autre cellule 1 du même type lorsqu’elles sont assemblées entre elles par le biais des éléments mâle 5 et femelle 6. Cette con- nexion électrique peut être réalisée en série ou en pa- rallèle en fonction du sens d’assemblage des cellules 1 entre elles et des polarités des éléments mâle 5 et femelle 6.
[0087] Il est à noter que, dans la présente description, les éléments mâle 5 et femelle 6 constituent préférentiel- lement des rainures mâle 5 et femelle 6.
[0088] Le coeur électrochimique 10, plus détaillé par la suite, de la cellule 1 de la figure 1 est par ailleurs re- couvert par un revêtement 11 (ou « packaging » selon le terme anglais signifiant « emballage »).
[0089] Ce revêtement 11 permet de protéger le coeur électrochimique 10. Il recouvre notamment l’intégralité de celui-ci à l’exception des interfaces de connexion élec- trique 8 et 9 des éléments mâle 5 et femelle 6, afin d’as- surer la connexion électrique des cellules 1 entre elles.
En particulier, au niveau de ces interfaces de connexion électrique 8 et 9, apparaissent directement l’électrode positive 3 pour former une interface de connexion élec- trique de polarité positive ou l’électrode négative 2 pour former une interface de connexion électrique de polarité négative.
[0090] Avantageusement, comme on peut le voir sur la figure 1, les interfaces de connexion électrique 8 et 9 sont respectivement formées dans des zones d’acces- sibilité réduite ou nulle des éléments mâle 5 et femelle 6. Autrement dit, les formes des éléments mâle 5 et fe- melle 6 permettent d’avoir des interfaces de connexion électrique 8 et 9 peu ou pas accessibles pour réduire les risques, notamment de court-circuit.
[0091] Les figures 1A et 1B représentent respective- ment, en perspective, des détails de réalisation des élé- ments femelle 6 et mâle 5 de la cellule 1.
[0092] Les interfaces de connexion électrique 8 et 9 peuvent ou non s’étendre sur toute la longueur des élé- ments mâle 5 et femelle 6, notamment d’un bord à l’autre des première 1c et deuxième 1d faces de la cellule 1.
Elles peuvent aussi être formées à une extrémité des éléments mâle 5 et femelle 6.
[0093] La figure 1, et la figure 1B, illustrent également la possibilité d’avoir des tenons 7 de part et d’autre de l’élément mâle 5. La présence des tenons 7, s’étendant notamment sensiblement parallèlement entre eux et à l’élément mâle 5, et notamment d’un bord à l’autre de la première face 1c, permet d’obtenir deux rainures venant s’encastrer de part et d’autre de l’élément femelle 6 d’une autre cellule 1 du même type lors de l’assemblage de la cellule 1, et permet avantageusement de réduire l’acces- sibilité aux interfaces de connexion électrique 8 pour évi- ter toute possibilité de mise en contact accidentelle des différentes bornes électriques.
[0094] Par ailleurs, la figure 1 illustre la possibilité pour
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la cellule 1 d’avoir un seul élément mâle 5 ou femelle 6 à chaque extrémité de la cellule 1, c’est-à-dire sur la pre- mière face latérale 1c et sur la première face latérale 1d, du côté des rives 12 du coeur électrochimique 10, comme il sera décrit par la suite. Sur cette figure 1, les éléments mâle 5 et femelle 6 sont situés dans le sens de l’épaisseur e de la cellule 1.
[0095] La figure 2 représente, en perspective, un deuxième exemple de réalisation d’une cellule électro- chimique élémentaire 1 conforme à l’invention, dans le- quel les éléments mâle 5a, 5b, 5c et femelles 6a, 6b, 6c sont formés dans le sens de l’épaisseur e de la cellule 1.
[0096] En particulier, la première face 1c comporte trois éléments mâles 5a, 5b et 5c, comportant respecti- vement des interfaces de connexion électrique 8a, 8b et 8c, et la deuxième face 1d comporte trois éléments fe- melles 6a, 6b et 6c, comportant respectivement des in- terfaces de connexion électrique 9a, 9b et 9c.
[0097] Dans cette configuration de la figure 2, l’aug- mentation du nombre d’éléments mâles 5a, 5b, 5c et fe- melles 6a, 6b, 6c peut permettre une augmentation de la surface de connexion de la cellule 1.
[0098] La figure 3 représente par ailleurs, en perspec- tive, la possibilité pour la cellule électrochimique élémen- taire 1 de comporter des éléments mâle 5 et femelle 6 formés dans le sens de la largeur l de la cellule 1.
[0099] Les premier, deuxième et troisième exemples de réalisation de la cellule 1 représentés respectivement sur les figures 1, 2 et 3, permettent préférentiellement un montage en série de deux cellules 1 du même type.
[0100] Toutefois, le montage en parallèle peut être ob- tenu par l’intermédiaire du module électrochimique d’as- semblage ou du système de stockage d’énergie compor- tant des éléments mâles et femelles du même type que ceux des cellules 1. Le montage en parallèle peut éga- lement être réalisé par l’intermédiaire de tiges de con- nexion 13a et 13b, comme décrites en référence aux figures 4A et 4B.
[0101] Les figures 4A et 4B représentent en effet res- pectivement, en perspective, une tige de connexion mâle 13a destinée à être encastrée dans une pluralité d’élé- ments femelles 6 des cellules 1, et une tige de connexion femelle 13b, destinée à être encastrée dans une pluralité d’éléments mâles 5 des cellules 1.
[0102] La tige de connexion mâle 13a comporte une interface de connexion électrique 14a et la tige de con- nexion femelle 13b comporte une interface de connexion électrique 14b.
[0103] La tige de connexion mâle 13a présente une forme d’encastrement semblable à celle des éléments mâles 5 des cellules 1, et la tige de connexion femelle 13b présente une forme d’encastrement semblable à cel- le des éléments femelles 6 des cellules 1.
[0104] De même, les tiges de connexion mâle 13a et femelle 13b comportent respectivement les interfaces de connexion électrique 14a et 14b dans des zones qui li- mitent leur accessibilité, autrement dit dans des zones masquées des tiges de connexion 13a et 13b, de sorte
à limiter les risques, notamment de court-circuit.
[0105] L’utilisation de telles tiges de connexion mâle 13a et femelle 13b peut notamment être privilégiée pour des cellules électrochimiques élémentaires 1 de faibles dimensions et/ou pour des applications à haute intensité.
[0106] Le maintien en position des cellules 1 de ce type, avec présence de tiges de connexion 13a, 13b, entre elles ou avec le module électrochimique d’assem- blage ou le système de stockage d’énergie, peut se faire par l’intermédiaire notamment d’une ou plusieurs tiges de maintien en position, comme il sera décrit par la suite.
[0107] Dans les exemples précédemment décrits en référence aux figures 1 à 4B, et également dans les exemples qui suivent, les éléments mâles 5 se présen- tent sous la forme de queues d’aronde aptes à s’encas- trer dans des logements correspondants des éléments femelles 6. Toutefois, ce choix n’est nullement limitatif.
[0108] Ainsi, à titre d’exemples non exhaustifs de com- binaisons possibles entre un élément mâle 5 et un élé- ment femelle 6 pour encastrement, les figures 5A-5B, 6A-6B, 7A-7B, 8A-8B et 9A-9B illustrent des possibilités de formes possibles pour les éléments mâle 5 et femelle 6 de la cellule 1.
[0109] Les éléments mâles 5 et femelles 6 peuvent être de formes diverses, mais il est préférable de per- mettre un assemblage et un désassemblage des cellules 1 tout en supprimant le plus grand nombre de degrés de liberté.
[0110] Les figures 5A et 5B illustrent respectivement, en coupe, des éléments mâle 5 et femelle 6 encastrables par un principe de queue d’aronde.
[0111] Les figures 6A et 6B illustrent respectivement, en coupe, des éléments mâle 5 et femelle 6 encastrables par un principe de crochet avec fente.
[0112] Les figures 7A et 7B illustrent respectivement, en coupe, des éléments mâle 5 et femelle 6 encastrables par un principe de rainure cylindrique, en particulier de section circulaire.
[0113] Les figures 8A et 8B illustrent respectivement, en coupe, des éléments mâle 5 et femelle 6 encastrables par un principe de crochet.
[0114] Les figures 9A et 9b illustrent respectivement, en coupe, des éléments mâle 5 et femelle 6 encastrables par un principe de forme en « T ».
[0115] Comme expliqué précédemment, les exemples des figures 5A et 7A peuvent présenter des tenons 7 de part et d’autre de l’élément mâle 5 pour permettre de
« masquer » davantage l’interface de connexion électri- que 8 et limiter les risques associés à une exposition trop importante de celle-ci.
[0116] Pour les exemples des figures 6A, 8A et 9A, la faible hauteur de l’espacement entre la première face et l’élément mâle 5 permettant l’assemblage de la cellule 1 rend l’interface de connexion électrique 8 très difficile- ment accessible, de sorte que la présence de tenons 7 ne soit pas nécessaire.
[0117] Par ailleurs, selon la composition chimique du coeur électrochimique 10 de la cellule 1, des dispositifs
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de sécurité peuvent être ajoutés pour éviter la surpres- sion ou les court-circuits externes. De préférence, ces dispositifs de sécurité sont alors placés à une extrémité de la cellule 1 derrière une interface de connexion élec- trique, dans des parties qui ne servent pas à la connexion électrique, voire dans l’espace interstitiel entre les cellu- les 1 lorsqu’il existe, c’est-à-dire l’espace qui peut sépa- rer deux cellules 1 assemblées entre elles, comme il sera décrit par la suite.
[0118] On a représenté sur la figure 10, en perspective, un quatrième exemple de réalisation d’une cellule élec- trochimique élémentaire 1 conforme à l’invention.
[0119] Dans cet exemple, la cellule 1 comporte, sur sa première face 1a, deux éléments mâles 5a et 5b qui s’étendent parallèlement entre eux, d’un bord à l’autre de la première face 1a. De plus, la cellule 1 comporte, sur sa deuxième face 1b, deux éléments femelles 6a et 6b qui s’étendent parallèlement entre eux, d’un bord à l’autre de la deuxième face 1b.
[0120] Dans cet exemple, les rainures mâles 5a, 5b et femelles 6a, 6b parallèles entre elles se présentent sous la forme d’un système avec queue d’aronde. Toutefois, il pourrait en être autrement, comme expliqué précédem- ment.
[0121] Les rainures mâles, 5a, 5b et femelles 6a, 6b de la cellule 1 permettent d’assurer à la fois une fonction de fixation de la cellule 1 avec une autre cellule 1 du même type, et également la connexion électrique de la cellule 1 avec une autre cellule 1 du même type par l’in- termédiaire des interfaces de connexion électrique 8a, 8b, 8c et 9a.
[0122] Les éléments mâles 5a et 5b, et les éléments femelles 6a et 6b, sont réalisés directement par le revê- tement 11 qui recouvre le coeur électrochimique 10 de la cellule 1.
[0123] De façon avantageuse, le revêtement 11 peut être réalisé dans un matériau non conducteur et facile à mettre en oeuvre. Par exemple, le revêtement 11 peut être réalisé dans un matériau possédant des caractéris- tiques nécessaires à la sécurité de la cellule 1, notam- ment en termes de mécanique, thermique, électrique, résistance au feu, en autres. Le revêtement 11 peut par exemple être constitué par un thermoplastique ou une résine thermodurcissable, chargée ou non.
[0124] De manière avantageuse, ce type de cellule 1 selon l’invention peut permettre le montage de plusieurs cellules 1 du même type entre elles sans avoir besoin d’une pièce de connexion supplémentaire.
[0125] Le choix et le positionnement des interfaces de connexion électrique 8a, 8b, 8c et 9a peuvent être dé- terminés de sorte que les cellules 1 puissent être con- nectées en série ou en parallèle après rotation de 180°
d’une cellule sur deux.
[0126] La figure 11 représente, en perspective et avec le revêtement 11 en transparence, un exemple de cellule 1 conforme à l’invention du type de celle représentée sur la figure 10, dans lequel on peut voir le coeur électrochi- mique 10 de la cellule 1.
[0127] En particulier, le coeur électrochimique 10 de la cellule 1 comporte une électrode négative 2 et une électrode positive 3, l’ensemble étant recouvert par le revêtement 11, lequel permet la formation des éléments mâles 5a et 5b et des éléments femelles 6a et 6b.
[0128] Sur cette figure 11, de façon analogue à l’exem- ple de la figure 10 mais non identique, l’électrode néga- tive 2 comporte un élément mâle d’électrode 2a et deux éléments femelles d’électrode 2b et 2c, et l’électrode po- sitive 3 comporte un élément mâle d’électrode 3a et un élément femelle d’électrode 3b.
[0129] Les éléments mâles d’électrode 2a et 3a per- mettent de former l’élément mâle 5a de la cellule 1, une fois le revêtement 11 mis en place. Les éléments femelles d’électrode 2b et 3b permettent de former l’élément fe- melle 6a de la cellule 1, une fois le revêtement 11 mis en place. Enfin, l’élément femelle d’électrode 2c permet de former l’élément femelle 6b de la cellule 1, une fois le revêtement 11 mis en place. L’élément mâle 5b de la cellule 1 est formé par le revêtement 11 sans recouvre- ment d’un élément mâle ou femelle d’électrode du coeur électrochimique 10. Autrement dit, l’élément mâle 5b de la cellule 1 n’a d’utilité que pour l’assemblage de la cellule 1 à une autre cellule 1 du même type, et non pour la connexion électrique de la cellule 1 à une autre cellule 1 du même type.
[0130] Ainsi, les éléments mâles d’électrode 2a et 3a permettent respectivement de former les interfaces de connexion électrique 9a et 8a de l’élément mâle 5a de la cellule 1, par non recouvrement de ces éléments mâles d’électrode 2a et 3a par le revêtement 11. De même, les éléments femelles d’électrode 2b et 3b permettent res- pectivement de former les interfaces de connexion élec- trique 9b et 8b de l’élément femelle 6a de la cellule 1, par non recouvrement de ces éléments femelles d’élec- trode 2b et 3b par le revêtement 11. Enfin, l’élément fe- melle d’électrode 2c permet de la même façon de former l’interface de connexion électrique 9c de l’élément femel- le 6b de la cellule 1 par non recouvrement de l’élément femelle d’électrode 2c par le revêtement 11.
[0131] Autrement dit, ce type de cellule 1, tel que re- présenté par exemple sur les figures 10 et 11, est prévu de la manière suivante : sur chacune des première 1a et deuxième 1b faces de la cellule 1, un des deux éléments (mâle ou femelle) a une ouverture sur l’électrode positive 3 et sur l’électrode négative 2 de la cellule 1. De plus, sur une des faces, le deuxième élément (mâle ou femelle) n’a qu’une ouverture sur une seule des électrodes (né- gative ou positive), et sur l’autre face de la cellule 1, le deuxième élément (mâle ou femelle) n’a pas d’ouverture sur les électrodes positive et négative.
[0132] Plus précisément, sur l’exemple de la figure 11, sur la première face 1a de la cellule 1, l’élément mâle 5a a une ouverture sur l’électrode positive 3 et une ouverture sur l’électrode négative 2, et l’élément mâle 5b n’a aucu- ne ouverture sur les électrodes négative 2 et positive 3.
Sur la deuxième face 1b de la cellule 1, l’élément femelle 6a a une ouverture sur l’électrode négative 2 et une
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ouverture sur l’électrode positive 3, et l’élément femelle 6b a une ouverture sur l’électrode négative 2.
[0133] Comme expliqué précédemment, chaque ouverture sur l’électrode positive 3 ou l’électrode néga- tive 2 est réalisée dans une partie protégée des éléments mâles ou femelles, qui ne permet pas l’introduction ac- cidentelle d’un élément extérieur, par exemple le doigt d’un opérateur ou tout autre objet conducteur ou non.
[0134] Alors que les figures 10 et 11 représentent un exemple de positionnement des éléments mâles 5a, 5b et femelles 6a, 6b en s’étendant selon la longueur L de la cellule 1, la figure 12 représente un cinquième exemple de réalisation d’une cellule électrochimique élémentaire 1 conforme à l’invention, dans lequel les éléments mâles 5a, 5b et femelles 6a, 6b s’étendent selon la largeur l de la cellule 1.
[0135] Par ailleurs, afin de faciliter la réalisation des cellules 1, les éléments mâles 5a, 5b et femelles 6a, 6b sont préférentiellement positionnés de façon à avoir au moins une portion de ceux-ci en vis-à-vis avec une rive 12 du coeur électrochimique 10.
[0136] La connexion électrique et l’assemblage entre deux cellules 1 du même type, ou entre une cellule 1 et le module d’assemblage ou le système de stockage d’énergie équipé d’éléments mâles et femelles du même type, peut se faire en glissant une cellule 1 dans une autre cellule 1, ou dans le module d’assemblage ou le système de stockage d’énergie, par l’intermédiaire des éléments mâles 5a, 5b et femelles 6a, 6b.
[0137] Toutefois, au lieu d’un assemblage par liaison glissière, il pourrait également être possible, notamment pour un gain de temps, de réaliser une fixation encastra- ble par pression en utilisant par exemple un matériau déformable élastiquement et une forme des éléments mâles et femelles adaptée.
[0138] Par ailleurs, pour éviter tout déplacement, dû par exemple aux vibrations, aux mouvements, aux chocs, pouvant conduire à une dégradation des électro- des positive 3 et négative 2 par frottement ou diminution de la zone de connexion, les cellules 1 peuvent être main- tenues en position entre elles.
[0139] Le maintien en position peut être réalisé par l’in- termédiaire de moyens de maintien en position tels que décrits en référence aux figures 13, 14A et 14B.
[0140] Ce maintien en position peut par exemple être réalisé par l’utilisation d’une pièce de fixation externe telle qu’une goupille, une vis, une clavette ou une cheville à extension.
[0141] La figure 13 illustre par exemple la possibilité d’avoir des orifices 14 formés dans les éléments mâles 5a, 5b et les éléments femelles 6a, 6b, de façon à ce que les orifices 14 soient en vis-à-vis les uns des autres lors de l’assemblage. Une tige de maintien en position 15 peut alors être insérée au travers des orifices 14 pour permettre un maintien en position des cellules 1 entre elles.
[0142] La figure 14A illustre par ailleurs la possibilité de prévoir sur la surface de la première face 1a et la
deuxième face 1b de la cellule 1 des rainures de maintien en position 16, par exemple formées par le revêtement 11.
[0143] Lors de l’assemblage des cellules 1 entre elles, comme représenté sur la figure 14B, les rainures 16 sont positionnées en vis-à-vis les unes contre les autres, et une pièce de maintien en position 17, par exemple une clavette, peut être insérée entre les rainures de maintien en position 16 de manière à finaliser la fixation des cel- lules 1 entre elles.
[0144] Ainsi, comme l’illustrent les figures 14A et 14B, on peut de façon générale prévoir des formes spécifiques sur le revêtement 11 des cellules 1 que viennent com- pléter une ou plusieurs pièces de fixation externes. Les rainures 16 peuvent notamment être formées perpendi- culairement aux éléments mâles 5a, 5b et aux éléments femelles 6a, 6b, afin de permettre l’insertion de la pièce de maintien en position 16 empêchant la translation. Al- ternativement, il serait également possible d’utiliser un boîtier à encoches pour fixation d’excentrique.
[0145] Le maintien en position des cellules 1 entre elles peut aussi s’effectuer au niveau des éléments mâles 5a, 5b ou des éléments femelles 6a, 6b par apport et/ou dé- formation de matière. Il peut par exemple être possible d’utiliser des procédés tels que le soudage plastique, le poinçonnage ou encore le soudage FSW (pour « Friction Stir Welding » en anglais). Il peut également être possible de souder et/ou de poinçonner une plaque extérieure en surface de l’assemblage des cellules 1.
[0146] De même, ces principes de maintien en position décrits ci-dessus peuvent être appliqués pour l’assem- blage des cellules 1 avec le module d’assemblage et/ou le système de stockage d’énergie. Enfin, une autre mé- thode pourrait consister à réaliser des formes dans le module d’assemblage et/ou le système de stockage d’énergie, dans lesquelles les cellules 1 peuvent être maintenues, par montage en force.
[0147] Avantageusement, avec les cellules électrochi- miques élémentaires 1 du type de celles représentées sur les figures 10 à 14B, il est possible d’effectuer un montage en série ou en parallèle des cellules 1 entre elles selon le sens dans lequel elles sont glissées les unes dans les autres.
[0148] La modularité du montage est permise par un positionnement adapté des interfaces de connexion électrique positives et négatives. Ainsi, une des deux électrodes positive et négative possède une connexion dans chacun des deux éléments mâles ou femelles d’une des faces et une connexion dans un seul élément mâle ou femelle de la face opposée, alors que la seconde élec- trode positive ou négative possède une connexion uni- quement dans un élément mâle ou femelle de chaque face, les deux connexions de la seconde électrode po- sitive ou négative étant positionnées dans les deux élé- ments mâles ou femelles en vis-à-vis qui possèdent une connexion avec la première électrode positive ou néga- tive.
[0149] A titre d’exemple, on a représenté sur les figures
