Brevet FR2024491A1 — publié le 19700828

Les accumulateurs de types connus sont généralement équipés de deux électrodes réversibles et présentent, en tant qu'éléments séparés d'excellentes propriétés de fonctionnement, mais sont très sensibles quant à l'inversion. L'inversion qui fait suite à la décharge profonde conduit à l'intérieur de l'élément à des phénomènes irréveraibles qui entrassent un dégagement de gaz, ce qui fait que l'élé- ment des accumulateurs fermés de façon hermétique gonfle et se trouve finalement détruites. Dans le cas d'éléments séparés, il est possible de remédier au dégagement de gaz en surdimensionnant l'électrode positive des éléments par rapport à l'électrode négative. Cependant, en cas de montage en série de deux ou plus de deux élé- ments, l'élément ayant la capacité primaire plus élevée envoie un courant de décharge à travers l'élément de plus faible capacité et inverse ce dernier. Du fait que lors de la fabrication en grande série, des écarts quant à la capacité des différents éléments sont inévitables, (dispersion de capacité) une inversion se produit toujours dans une certaine mesure dans le cas de batteries d'accumulateurs en série, ce qui fait que la durée de vie des batteries sera inférieure à la durée de vie des éléments pris séparément. La raison en est la suivante : les utilisateurs électriques continuent généralement de fonctionner, même lorsque la tension d'alimentation tombe à 50 - 70 * de la tension nominale. Dans le cas, par exemple, d'une batterie de 9V composée d'él;é- ments ayant chacun une tension nominale de 1,5 V, la diminution de la tension de la batterie à 4,5 V peut provoquer l'inversion de différents éléments. La présente invention se rapporte essentiellement à un accumulateur à dépolarisateur double du type hermétiquement clos dit étanche, équipé de deux électrodes réversibles, cet accumulateur ayant deux tensions différentes ; ces tensions diffèrent considérablement l'une de l'autre. L'une des trois électrodes est l'anode (électrode négative) et les deux autres, utilisées en tant que dépolarisateur, forme la cathode (l'e'lec trode positive). L'invention a pour objet des éléments d'accumulateur pouvant être utilisés sans risque d'inversion, soit en tant qu'éléments séparés, soit en tant que plusieurs éléments montés en série sous la forme d'une batterie, dans lesquels mEme une diminution de la- tension de la batterie à 50 % de la tension nominale ne provoque pas d'inversion. Selon l'invention, on peut obtenir ce résultat de la manière suivante. On va supposer que la tension des éléments d'accumulateur s'élève. à 1,5 V sous une charge correspondant à une décharge de 10 heures ; la tension du second dépolarisateur est supposéeêtre 0,6 V sous une charge qui correspond également à une décharge de 10 heures. En outre, en supposant que la batterie se compose de six éléments, la tension initiale de cette dernière s'élèvera à 9 V. Si, au cours de la décharge du dépolarisateur représentant 1,5 V, l'un quelconque des éléments a. décharge, la tension nominale de l'élément ne tombera pas i O V 3 on effet, l'élément continuera de fonctionner sous le potentiel de 0,6 Y du second dépolarisateur et ne sera pas inversé.Au cours de la décharge ultérieure, la tension résultante aux bornes de la batterie s'élève à 5 x 1,5 + 0,6 w 8,1 V. Après la décharge du dépolarisateur de potentiel plus élevé dans l'élément suivants la tension aux bornes de la batterie continue à baisser, et ainsi de suite jusqu'à ce que la tension résultante aut bornes de la batterie tombe à un niveau auquel le fonctionnement s'arrête. Dans l'exemple ci-dessus, la tension aux bornes de la batterie s'élève, à condition que les ais éléments de l'é- tage qui représente le second niveau de tension travaillent, à 6 x 0,6 P 3,6 V, tension à laquelle l'utilisateur ne fonctionne plus. Dans le cas o le fonctionnement du second dépolarisateur est également réversible, le phénomène qui vient d'outre décrit se déroule de façon inchangée également au cours des cycles suivants. Le dessin annexé met en évidence le fonctionne- ment de l'accumulateur conforme à l'invention ; sur la figure unique de ce dessin, les différentes références désignent 1 - Courbe indiquant la décharge de l'élément d'accumulateur sans dépolarisateur double. 2 - Courbe indiquant la décharge de l'élément d'ac cumulateur équipé du dépolarisateur doublez 3 - Courbe suivant laquelle s'effectue l'inversion de l'élément d'accumulateur sans dépolarisateur double. 4 - Zone représentant le palier de fonctionnement du premier dépolarisateur. 5 - Zone représentant le palier de fonctionnement du second dépolarisateur. Sur ce dessin, on a porté en ordonnées la tension V aux bornes et en abscisses le temps de décharge t en heures. On va décrire ci-après plus'en détail un mode de réalisation d'un accumulateur du type zinc-argent équipé du dépolarisateur double. L'anode de l'élément d'accumulateur est un corps comprimé, formé à partir de zinc chimiquement actif, de grande pureté (grande surface), imprégné d'un élec#ro1yte produit à partir d'une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium. Le premier dépolarisateur de l'élément d'accumulateur est une électrode d'argent activée par chloration électrolytique et par oxydation anodique subséquente, et imprégnée également à l'aide de l'électrolyte ci-dessus. Le second dépolarisateur de l'élément d'accumulateur est une électrode comprimée, formée à partir d'un mélange de conducteurs sélectionnés de façon (par exemple de poudre d'argent ou de cuivre) avec de l'oxyde de cuivre, et imprégnée également avec l'électrolyte ci-dessus. Les électrodes de l'élément d'accumulateur sont montées, en cas d'utilisation du séparateur nécessaire (par exemple en "Cellophanen), dans un bac métallique ou en matière synthétique. Ensuite, on ferme les accumulateurs de façon herpétique (étanche). Les électrodes positives peuvent être produites suivant différents procédés, par exemple de la manière suivante : 1. On ajoute l'oxyde d'argent et de cuivre aux conducteurs de cuivre,en fonction de la capacité recherchée. Les conducteurs de cuivre peuvent être utilisés sous la forme de granulés (poudre de cuivre,etc), de plaques ou de fils. 2. On peut également produire l'électrode positive en liant avant l'activation de façon connue les substances qui assument la fonction du dépolarisateur, (par exemple sous forme d'un mélange, d'un alliage, d'un composé chimique, etc). On peut également produire avantageusement l'accumulateur de manière que la capacité en Ah de la matière de dépolarisation correspondant au niveau de tension plus faible dépasse 5 e de la capacité de la matière de dépolarisation correspsndantau niveau de tension plus élevée. Il est avantageux de dimensionner l'anode de manière que sa capacité d'accumulation électrique soit supérieure à celle du composant dépolarisateur qui détermine le niveau de tension plus élevé, mais inférieur à la capacité d'accumulation commune des deux composants dépolarisateurs, REVENDICA2IONS 1. Accumulateur électrique, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un dépolarisateur double qui est la source de deux tensions, et que la tension plus faible aux bornes est comprise entre O et 50 % de la tension plus élevée aux bornes. 2. Accumulateur électrique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que son dépolarisateur se compose de deux électrodes. 3. Accumulateur électrique suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que son dépolarisateur assure, après activation, les deux niveaux de tension. 4. Accumulateur électrique suivant les revendications 1, 2, 3, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la capacité en Ah de la matière de dépolarisation correspondant au plus faible niveau de tension s'élève à au moins 5 % de la capacité de la matière de dépolarisation correspondant au niveau de tension plus élevé. 5 Accumulateur électrique suivant les revendications 1, 2, 3,4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le composant dépolarisateur, correspondant aux deux niveaux de tension, est réversible. 6. Accumulateur électrique suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5, prises dans leur ensemble, caractérise' par le fait que la capacité d'accumulation électrique de l'anode de l'accumulateur est supérieure à celle du composant dépolarisateur qui correspond au niveau de tension plus élevé, mais inférieure à la capacité d'accumulation commune des deux composants dépolarisateurs. 7. Accumulateur électriaue suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que plusieurs de ces accumulateurs sont réunis sous la forme d'une batterie, en montage série, parallèle ou mixte.