Brevet FR2460546A1 — publié le 19810123

La présente invention concerne un accumulateur électrique au plomb, utilisable notamment dans les batteries de traction. Un tel accumulateur comporte très schématiquement une pluralité d'éléments constitués chacun par une plaque négative, une plaque positive et des moyens de séparation intercalés entre celles-ci. Un problème technique fondamental est de réaliser un accumulateur de grande énergie massique qui soit très endurant. Il faut donc notamment parvenir à améliorer le rendement des matières actives, tout en évitant leur gonflement et le "shedding" de la matière positive il faut également réduire la corrosion des grilles maintenant ces matières actives. Les moyens de séparation de l'accumulateur jouent un rôle très important dans l'amélioration de tous les facteurs précités. On a déjà proposé de nombreux types de moyens de séparation. On utilise très couramment à partir de chaque plaque négative, un séparateur microporeux, présentant des nervures sur sa face tournée vers la plaque positive, et appliquant une feuille de laine de verre contre la plaque positive. La présente invention a pour but de réaliser un accumulateur au plomb ocaprenant d'autres moyens de séparation et présentant une nette amélioration du point de vue de la tenue en endurance. La présente invention a pour objet un accumulateur au plomb comportant une pluralité d'éléments constitués chacun par une plaque négative, une plaque positive et des moyens de séparation intercalés entre elles, carac- térisé par le fait que lesdits moyens de séparation comportent un premier et un second séparateurs microporeux entre lesquels des intercalaires définissent des canaux dont l'épaisseur est maintenue supérieure à 0,5 mm. La largeur d'un canal est comprise entre 2 mm et 10 mm. Selon un premier mode de réalisation, lesdits intercalaires sont réalisés par des nervures présentées par l'un desdits séparateurs. 3 Selon un mode de réalisation préférentiel, ledit premier séparateur, applique contre la plaque négative, comporte des premières nervures sur sa face tournée vers la plaque positive, et ledit second séparateur, appliqué contre la plaque positive, comporte des secondes nervures sur sa face tournée vers la plaque négative. Les premières et les secondes nervures sont parallèles entre elles; l'intervalle entre deux nervures d'un même séparateur est compris entre 5 mm et 20 mm. Les deux séparateurs sont de préférence identiques et les nervures de l'un s'appuient sur l'autre dans l'intervalle séparant 2 2460546 deux de ses nervures. L'épaisseur d'une nervure est comprise entre 0,5 mm et 3 mm. Dans toutes ces variantes, les canaux orientés verticalement (dans la position normale d'utilisation de l'accumulateur), permettent une circulation de l'électrolyte et des gaz, et ainsi un fonctionnement homogène des matières actives suivant toute la surface des plaques. De préférence, on adjoint à l'accumulateur un dispositif de circulation forcée de l'électrolyte. Par ailleurs il est préférable que les faces du premier et du second séparateurs respectivement en contact avec les plaques positive et négative présentent des stries parallèles entre elles, séparées par une distance comprise entre 0,8 mm et 1,4 mm et permettant une meilleure évacuation des gaz, notamment pendant la recharge. La séparation peut être complétée par au moins une feuille de laine de verre interposée entre le second séparateur et la plaque positive. Les séparateurs microporeux ou les feuilles de laine de verre peuvent être. prolongés de façon à entourer les bords des plaques. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la matière active des plaques positives est consolidée par un liant plastique du type PTFE, la proportion en poids de PTFE étant comprise entre 1% et 2,5%. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparat- tront au cours de la description suivante qui sera faite à l'aide du dessin annexé donné à titre illustratif, mais nullement limitatif, et dans lequel - la figure 1 est une vue partielle très schématique en coupe d'une plaque positive, d'une plaque négative et des moyens de séparation selon l'invention qui y sont associés, - les figures 2, 3 et 4 reprennent des courbes représentatives de la tenue en endurance des accumulateurs selon l'invention. On voit sur la figure 1 une plaque négative 1 avec sa grille 2 et sa matière active 3, et une plaque positive 4 avec sa grille 5 et sa matière active 6. Un séparateur en PVC microporeux 7, disposé contre la plaque négative 1, comporte des nervures 9 parallèles entre elles sur sa face tournée vers la plaque positive 4; une feuille de laine de verre 12 est appliquée contre la plaque positive 4 et un séparateur en PVC microporeux 8 est interposé entre le séparateur 7 et la feuille 12. Le séparateur 8 comporte des ner- vures 10 parallèles entre elles et parallèles aux nervures 9 de façon à définir des canaux 11 ( verticaux dans la position normale d'utilisation de l'accumulateur) pour permettre la circulation de l'électrolyte. Les sépara- teurs 7 et 8 sont de préférence identiques; la distance entre deux nervures 9 ou 10 est égale à 10mm environ; l'épaisseur d'une nervure 9 ou 10 est de 3 2460546 l'ordre de 0,75mm, l'épaisseur totale d'un séparateur microporeux est de l'ordre de 1,5mm, et celle des deux séparateurs 7 et 8 est de l'ordre de 2,25mm. Les faces 13 et 14 des séparateurs 7 et 8 présentent de fines stries parallèles entre elles, séparées par une distance de l'ordre du millimètre et pouvant être comprise entre 0,8 mm et 1,4 mm. EXEMPLE I: On réalise deux accumulateurs A et B de capacité nominale Cn en 5 heures égale à 54 Ah et comportant chacun quatre plaques négatives 1 et trois plaques positives 4. L'accumulateur A conforme à l'art antérieur est muni de moyens de séparation constitués par un séparateur 7 et une feuille de laine de verre 12. L'accumulateur B conforme à l'invention est construit suivant le schéma de la figure 1. Ces deux accumulateurs ont subi des cycles de charge/décharge définis de la façon suivante: la charge a été effectuée au régime CnI4 pendant 2 heures, puis au régime Cn/10 pendant 3 heures; la décharge a été effectuée au régime Cn/4 jusqu'à une profondeur de décharge de 0,7 Cn. Sur la figure 2, les courbes A et B relatives aux accumulateurs A et B représentent les variations de la capacité C en ampèreheures en fonction du nombre de cycles N. La courbe B s'arrête à 1000 cycles, mais les essais se poursuivent. On peut voir déjà le progrès apporté par la structure de la figure 1 du point de vue de la tenue en endurance de la batterie. EXEMPLE II On réalise deux accumulateurs D et E répondant aux caractéristiques suivantes: Ils diffèrent respectivement des accumulateurs A et B par le fait que la matière active de leurs plaques positives 4 est consolidée à l'aide d'un liant de type PTFE, le rapport des poids de PTFE et de matière active étant de l'ordre de 2,5%. Les courbes D et E de la figure 3 confirment l'intérêt des moyens de séparation de la figure 1 associé à celui du liant de consolidation de la matière active positive du point de vue de l'endurance. EXEMPLE III On réalise deux accumulateurs F et G analogues respectivement aux accumulateurs D et E mais dans lesquels est prévu un dispositif de circulation forcée d'électrolyte, avec un débit de quelques litres à l'heure. Les courbes F et G de même type que les courbes des figures 2 et 3 illustrent l'amélioration de la tenue en endurance des accumulateurs lorsque l'on conjugue tous les éléments de l'invention. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui vienneht d'être décrits. On pourra notamment remplacer l'un des séparateurs par un séparater. plan, l'intervalle entre deux nervures du second séparateur étant diminué de moitié.- Dans tous les cas,les deux séparateurs microporeux appliqués respectivement contre les plaques positive et négative s'opposent au gonflement des matières actives, les canaux d'épaisseur supérieure à 0,5 mm qu'ils définissent assurent l'homogénéisation des concentrations d'électrolyte et leurs stries favorisent l'évacuation des gaz. -e,-. n C ": 2460546 REVENDICATIONS 1/ Accumulateur électrique au plomb comportant une pluralité d'éléments constitués chacun par une plaque négative, une plaque positive et des moyens de séparation intercalés entre elles, caractérisé par le fait que lesdits moyens de séparation comportent un premier et un second séparateurs microporeux entre lesquels des intercalaires définissent des canaux dont l'épaisseur est maintenue supérieure à 0,5 mm. 2/ Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les faces desdits séparateurs respectivement en contact avec les plaques négative et positive présentent des stries parallèles entre elles et séparées par une distance comprise entre 0,8 mm et 1,4 mm. 3/ Accumulateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la largeur desdits canaux est comprise entre 2 mm et 10 mm. 4/ Accumulateur selon l'une des revendications l à 3, caractérisé par le fait que lesdits intercalaires sont réalisés par des nervures présentées par l'un desdits séparateurs. / Accumulateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ledit premier séparateur appliqué contre la plaque négative présente des premières nervures sur sa face tournée vers la plaque positive, et que ledit second séparateur appliqué contre la plaque positive présente des secondes nervures sur sa face tournée vers la plaque négative, lesdites premières et secondes nervures parallèles entre elles réalisant lesdits intercalaires. 6/ Accumulateur-selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit premier et ledit second séparateurs sont identiques. 7/ Accumulateur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que l'intervalle séparant deux desdites nervures d'un même séparateur est compris entre 5 mm et 20 mm. 8/ Accumulateur selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'épaisseur d'une desdites nervures est comprise entre 0,5 mm et 3,5 mm. 9/ Accumulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de circulation forcée d'électrolyte. / Accumulateur selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le débit d'électrolyte est de l'ordre de quelques litres à l'heure. 11/ Accumulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la matière active de ladite plaque positive est consolidée par un liant plastique. 12/ Accumulateur selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la proportion en poids dudit liant dans ladite matière active positive est comprise entre 1% et 2,5%.