Brevet FR2280208A1 — publié le 19760220

La présente invention est relative aux batteries d'accumulateurs au plomb-acide destinées à être utilisées pour alimenter en énergie les véhicules à entrainement électrique, ces batteries étant habituellement dénommées batteries de traction. La batterie au plomb-acide suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un bac en résine synthétique qui est divisé en plusieurs compartiments et qui est fermé à une extrémité par un couvercle, et des empilements de plaques positives et négatives disposées respectivement dans les compartiments, chaque plaque positive étant enfermée dans une couche poreuse d'une matière à base de polyester. De préférence, la couche poreuse est constituée par des mèches non tissées, frittées. De préférence également le bac de la batterie est divisé en compartiments destinés à contenir des éléments, par des cloisons de séparation et les liaisons entre les compartiments sont réalisées à travers les cloisons de séparation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le bac de la batterie est moulé en une matière thermoplastique, et d'une façon commode la matière thermoplastique est du polypropylène ou du polyéthylène. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le couvercle est réalisé en une seule pièce, est formé de la même matière thermoplastique que le bac et est soudé sur ce dernier. D'une façon avantageuse, le couvercle est conformé de façon à délimiter un auget de remplissage qui communique avec chaque compartiment renfermant un élément. De préférence, l'électrolyte de la batterie est une solution aqueuse d'acide sulfurique contenant du sulfate de potassium. D'une façon commode, l'acide sulfurique contient 1 % en poids de sulfate de potassium. Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le nombre de plaques positives de la batterie dans chaque empilement excède le nombre de plaques négatives de l'empilement et excède avantageusement ce nombre d'une unité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparai- tront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel la Fig. 1 est une vue en coupe d'une partie d'une batterie au plomb-acide suivant un mode de réalisation de l'invention; la Fig. 2 est un diagramme de comparaison montrant le rendement d'une batterie suivant le mode de réalisation de l'invention par rapport à celui d'une batterie analogue, mais ne comportant pas la couche poreuse qui enferme chaque plaque positive et par rapport au rendement d'une batterie suivant une variante de l'invention. En se référant au dessin, la batterie suivant un premier mode de réalisation de l'invention comprend un bac 11 ayant dans son ensemble une forme rectangulaire, qui est moulé en une matière thermoplastique qui est de préférence du polypropylène ou du polyéthylène. le bac 11 est divisé par des cloisons 12 venues de matière, en six compartiments 15 destinés à renfermer des éléments de la batterie, et il est fermé à son extrémité 14 par un couvercle 15 qui est de préférence moulé en la même matière thermoplastique que le bac 11. A l'intérieur de chaque compartiment 13 est disposé un empilement préformé 16 de plaques de batterie positives et négatives qui sont agencées alternativement dans l'empilement 16 avec des séparateurs poreux en résine synthétique intercalés entre les plaques. les séparateurs sont choisis de façon à présenter une répartition homogène de pores fins, 90 % des pores ayant avantageusement un diamètre compris entre 10 et 12 microns, et de façon à présenter une porosité totale supérieure à 80%. Des séparateurs appropriés disponibles dans le commerce sont ceux vendus par la société britannique W.R. Grace Limited, sous les dénominations "Darak 2000" et "Daramic" et ceux vendus par la société britannique t'Chloride Electrical Storage Co. Limited, sous la dénomination "Porvic I et II. Ces types de séparateurs sont bien entendu utilisés dans des batteries de démarrage classiques de véhicules. les empilements 16 sont constitués chacun de six plaques positives et de cinq plaques négatives, de telle sorte que le nombre de plaques positives dans chaque empilement excède d'une unité le nombre de plaques de batterie négatives. Chaque plaque de batterie comprend une grille du type treillis ayant une épaisseur de 1,5 mm coulée en un alliage de plomb comprenant 3 % d'antimoine. La pâte nécessaire pour la batterie au plomb-acide est logée dans les interstices du treillis de la grille, et cette pâte, à la fois pour les plaques positives et négatives de la batterie, présente une masse spécifique à l'état humide de 4,0 g/cm3. On remarquera de plus qu'une grille classique de plaques de batterie de traction présente une épaisseur de l'ordre de 3 mm et est formée d'un alliage de plomb contenant 10 % d'antimoine.De même, la masse spécifique à l'état humide de la matière active d'une plaque classique de batterie de traction présente une valeur minimale de 4,76 g/cm3. On remarquera de plus que dans une batterie de traction classique, chaque empilement de plaques comporte un nombre plus grand de plaques négatives que de plaques positives, un agencement normal comprenant six plaques négatives et cinq plaques positives. Chaque compartiment 13 pour les éléments de la batterie est par' tiellement rempli d'un électrolyte 17 constitué par une solution aqueuse d'acide sulfurique ayant une densité de 1,280 de telle sorte que lorsque la batterie se trouve dans son état normal vertical, 1' électrolyte 17 recouvre les empilements 16. De plus, les plaques positives et négatives de la batterie dans chaque empilement 16 sont reliées à des pattes respectives dont l'une est représentée en 18. Une patte de plaque dans chaque compartiment d'extrémité est reliée à une borne de la batterie, (non représentée) qui s'étend à travers le couvercle 15, les pattes restantes comportant des prolongements (non représentés) et les prolongements dans les compartiments adjacents 13 étant soudés ensemble par résistance à travers les cloisons interposées 12 pour réaliser les liaisons nécessaires entre les compartiments de la batterie. Chaque plaque positive, mais non pas les plaques négatives, est enfermée dans une couche poreuse d'une matière à base de polyester qui est de préférence une matière frittée non tissée et présente une épaisseur comprise entre 0,025 mm et 0,76 mm de façon à assurer que la couche présente une solidité suffisante sans occuper un espace excessif dans la batterie. Une matière appropriée pour constituer la couche poreuse est constituée par des mèches de terylène ayant une épaisseur de 0,12 mm fourni par la société britannique Bondina Limited, de Halifax, Angleterre, sous le dénomination "2153". Cette matière présente un diamètre de brins de 0,12 mm et un poids des brins de 28,25 g/m2. Une bande de cette matière est enroulée autour de chaque plaque positive et les parties repliées de la bande sont scellées ensemble à chaud par leurs bords, la portion de la grille de plaques reliée à la patte respective de la plaque s'étendant à partir des bords réunis de la bande. le couvercle est formé en une seule pièce et fixé sur le bac 11 par soudage; il comporte plusieurs nervures 19 venues de matière et en saillie, dont les extrémités libres sont fixées aux extrémités libres des cloisons de séparation 12 respectivement pendant l'opéra- tion de soudage. En outre, le couvercle 15 comporte sur sa surface externe une paroi verticale 21 venue de matière qui délimite un auget de remplissage 22. L'auget 22 communique avec les compartiments 13 de la batterie par l'intermédiaire de trous respectifs (non représentés) prévus dans le couvercle afin de permettre à l'électrolyte se trouvant dans les compartiments d'être maintenu au niveau nécessaire. On a constaté en service que la batterie décrite ci-dessus en référence à la Fig. 1 donne, au commencement de sa durée d'utilisation, une puissance de sortie de 28 watts/heure par kg, avec un taux de décharge de 14 watts par kg. Pour le même taux de décharge une batterie de traction classique devrait fournir une puissance de sortie de 14 watts/heure par kg, au commencement de sa durée d'utilisation. On remarquera cependant que la batterie décrite ci-dessus est considérablement plus légère qu'une batterie de traction classique. Bien que ceci explique une partie de l'augmentation de la puissance de sortie obtenue avec la batterie décrite ci-dessus, des calculs ont montré que ceci ne concerne qu'environ entre 4 et 6 watts/heure par kg de cette puissance de sortie. Ainsi, en comparaison avec une batterie de traction classique, la batterie décrite ci-dessus présente une énergie de sortie améliorée, malgré que l'on ait trouvé qu'elle présente une durée de vie moins longue. Comme cela est bien connu dans la technique, le cycle de vie d'une batterie de traction est une mesure du nombre de charges complètes que peut supporter la batterie et à la Fig. 2, la courbe (i) montre comment décrite la puissance de sortie de la batterie décrite ci-dessus avec le nombre de charges.Il ressort de ce diagramme que le cycle de vie de la batterie suivant l'invention est de 236. A titre de comparaison, la courbe (2) de la Fig. 2 montre comment la puissance de sortie d' une batterie similaire (c'est-à-dire contenant un nombre en excès de plaques positives) mais sans la couche poreuse enfermant chaque plaque positive décroît avec le recyclage. On voit ainsi que la diminution de la puissance de sortie avec le recyclage est beaucoup plus prononcée avec la batterie de comparaison qu'avec la batterie dudit premier exemple, de sorte que la durée de vie de la batterie de comparaison, c'est-à-dire 152 cycles, est considérablement inférieure à celle de la batterie décrite ci-dessus. Dans une variante de l'exemple ci-dessus la batterie est analogue à celle décrite en référence à la Fig. 1, mais l'électrolyte 17 contient 1 ffi en poids de sulfate de potassium. L'effet de cette addition sur la puissance de sortie de la batterie obtenue est représenté par la courbe (3) à-la Fig. 2. Ainsi la puissance initiale de sortie est la même que précédemment mais le taux de chute de la puissance de sortie avec le recyclage est bien inférieur à la durée de vie totale de 460 cycles est considérablement plus élevée que celle de la batterie-décrite ci-dessus. Revendications 1 - Batterie d'accumulateurs au plomb-acide pour l'alimentation en énergie d'un véhicule à entratnement électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend un bac en résine synthétique divisé en plusieurs compartiments et fermé à une extrémité par un couvercle, et des empilements de plaques de batterie positives et négatives disposées dans les compartiments, chaque plaque positive étant enfermée dans une couche poreuse d'une matière à base de polyester. 2 - Batterie suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la couche poreuse est constituée par des mèches non tissées frittées. 3 - Batterie suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matière à base de polyester est du terylène. 4 - Batterie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bac est divisé en compartiments par des cloisons de séparation, les liaisons entre compartiments étant réalisées à travers les cloisons de séparation. 5 - Batterie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bac est moulé en une matière thermoplastique, cette matière étant avantageusement du polypropylène ou du polyéthylène. 6 - Batterie suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le couvercle est réalisé d'une seule pièce, formé de la même matière thermoplastique que le bac et soudé sur ce dernier. 7 - Batterie suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le couvercle est conformé de façon à délimiter un auget de remplissage qui communique avec chaque compartiment. 8 - Batterie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque compartiment contient un électrolyte constitué par une solution aqueuse d'acide sulfurique contenant du sulfate de potassium. 9 - Batterie suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'acide sulfurique contient 1 % en poids de sulfate de potassium. 10 - Batterie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de plaques positives dans chaque empilement est supérieur au nombre de plaques négatives. 11 - Batterie suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le nombre de plaques positives dans chaque empilement excède d'une unité le nombre de plaques négatives de l'empilement. 12 - Véhicule à entraînement électrique, caractérisé en ce qu' il. est alimenté en énergie par une batterie au plomb-acide suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11.