CA1084585A - Accumulateur electrique a plomb a degagement gazeux limite - Google Patents
Accumulateur electrique a plomb a degagement gazeux limiteInfo
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Abstract
: Accumulateur au plomb comportant un bac fermé par un couvercle, et contenant un électrolyte et un bloc formé de plaques positives, de plaques négatives et de séparateurs. Ledit bloc est enserré dans un caisson parallélépipédique plongé dans l'électrolyte et dont les deux parois, en contact étroit avec les plaques extrêmes du bloc, présentent des ouvertures. Accumulateur au plomb sans entretier.
Description
~ 45~5 L'invention concerne un accumulateur électrique au plomb à d~ga-gement gazeux limit~, nécessltant par conséquent un entretien mlnimum.
On sait en e~fet qu~ la fin de la charge et la surcharge d1un accumulateur électrique au plomb sont génératrices d'électrolyse de l'eau et qu'il est nécessaire de surveiller et d'ajuster fréquemment le niveau de l'électrolyte.
A~in de limiter la consommation d'eau on a proposé de mettre en oeuvre un oatalyseur permettant la synthèse de l'eau à partir de l'hydro-gène et de l'oxygène dégagés au niveau des électrodes positives et négati-ves. Cette méthode a une portée industrielle limitée car la réaction desynthèse est exothermique et peut entrainer une élévation de température dangereuse pour le catalyseur, son support et son boîtier lui-même. De plus le catalyseur est rapidement pollué par l'arsine et la stibine dégagéq dans l'accumulateur. Il faut donc prévoir des pièges efficaces pour ces gaz.
Enfin, à faible régime de surcharge, l'eau formée sur le catalyseur peut le rendre totalement inefficace.
Une autre méthode pour limiter la consommation d'eau en fin de charee et en surcharge est de réduire l'oxygène sur l'électrode négative.
Pour des rai~ons électrochimiques, le dégagement d'hydrogène devient alors très faible.
Dans ce but on a proposé des accumulateurs au plomb, dits étanches, dont l'électrolyte en quantité limitée est pratiquement totale-ment retenu dans les pores de la matière active et des séparateurs constitués de fibres non tissées en ~ibres de verre, polyester, etc. Un tel accumulateur comporte une soupape permettant un fonctionnement sous pression interne élevée augmentant la solubilité de l'oxygène dans l'élec-trolyte et sa vitesse de réduction sur les plaques négatives.
On constate que les accumulateurs étanches permettent d'avoir une consom-mation d'eau négligeable, mais que le fait de limiter la quantité d'élec-trolyte utilisée entraine une diminution des performances lors des déchar-ges lentes et rapides. De plus les bacs de ces accumulateurs doivent être mécaniquement renforcés pour ~ouvoir supporter des pressions internes élevées.
10~58S
La présente invention a pour but de réaliser un accumulateur au plomb à électrolyte non limité et à faible dégagement gazeux.
La présente inv~ntion a pour objet un accumulateur électrique au plomb comportant un bac fermé par un couvercle et contenant un éleotrolyte acide et un bloc formé de plaques positives, de plaque3 négative~ et de séparateurs, oaractérlsé par le fait que ledit bloc est enserré dans un cai~on parallélépipédique plongé dans l'électrolyte dont les deux parois, en contaot étroit avec lesdites plaques extrêmes, présentent des ouvertu-req. Les bords de ces ouvertures sont lléQ de manière étanehe aux plaques correspondantes, par tout moyen approprié du type cordon ou joint collé en matière souple. Si ce3 ouvertures qont regroupée~ dan~ une zone de chaque paroi, c'est le bord de cette zone qu'. peut être lié de manière étanche à la plaque correspondante.
L'agencement de l'invention permet de réaliser une circulation forcée de l'oxygène vers les électrodes négativeq, et de favoriqer ainsi sa réduction. L'invention est particulièrement avantageuse lorsque les pla-ques extrêmes dudit bloc sont des plaqueq négative~.
D'autreQ caractéristiques et avantages de l'invention appara~-tront au courq de la descr-iption suivante ~aite à l'aide du dessin annexé
qui est une vue schématique en perqpective d'un mode de réalisation donné à
titre illustratif mais nullement limitatif.
Cet accumulateur comprend un bac 1 en matière plastique fermé par un couvercle 2 égalemént en matière plastique, muni de seq deux bornes terminaleq 3 et 4 et d'un bouchon-évent 8.
Le bac 1 contient un électrolyte acide, dont le niveau eqt ré~érencé 5, en même quantité que celle que l'on utilise dans les accumulateurs ordinaire~
de même capacité.
Dans l'électrolyte on plonge un caisson 10 enserrant très étroitement un bloc formé de plaques positives, de plaques négatives, et de séparateurs.
Les paroiq latéraleq extrêmes du caisson, dont seule la paroi 11 est visible présentent des ouvertures 12 laissant apparaître la plaque extrê-me 20 du bloc, qui est de préférence une plaque négative. Le bord de chaque .
1~)8~5~5 ou~erture ~st lié ~ la plaque négative 20 par un joint ou cordon 13 collé
qui empêche les gaz de pas~er entre la plaque 20 et la paroi du caisson avant de sortir par les ouvertures 12.
Les faces latérales du cais30n 10, telles que la face 11, sont munies de nervures verticales 14 définisqant avec la paroi interne du bac 1 des canaux de circulation de~ gaz en excès.
Les fûts 16 et 17 des bornes terminaleq 3 et 4 traversent de manière étanche la paroi supérieure 15 du caisson 10.
Une tubulure 6 fermée par un bouchon 7 est suqceptible de mettre en communi-cation l'intérieur du caisson avec l'atmosphère. Au cours du remplissage en électrolyte,il est avantageux d'ôter le bouchon 7 pour evacuer l'air plus ~acilement. Le remplissage complet du caisson en électrolyte peut être ePfectué plus rapidement directement par le bouchon 7.
La disposition de l'inver.tion oblige les gaz dégagés au cours de la réaction électrochimique à passer sur les plaques négatives avant de sortir par les ouvertures 12. Une quantité d'oxygène plu9 importante que dans un accumulateur ordinaire se trouve ainsi réduite, et le dégagement d'hydrogène est diminué, la capacité étant cependant conservée. L'oxygene ayant tendance à monter dans la partie supérieure du caisson 10, on peut prévoir les ouvertures 12 plutôt dans la partie inférieure du caisson. L'oxygène peut ainsi se trouver au contact d'une plus grande partie de la surface active des plaque~ néæatives.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ci-dessus.
Selon un autre mode de réalisation, plus simple à fabriquer, le ~oint faisant étanchéité entre le caisson 10 et la plaque extrême 20 peut être disposé, non pas au niveau de chaque ouverture 12, mais suivant le périmètre de la zone présentant toutes les ouvertures.
- De manière à éviter à la longue un effritement de la matière active 3 des plaques négatives extrêmes, il est avantageux de prévoir des ouvertures de faibles dimensions. Il est préférable d'avoir le rapport entre l'aire des ouvertures du caisson et la surface des négatives extrêmes le plus grand .. . . . .
,;,. .. . . . . .
, possible, co~patible avcc la solidité du caisson ct l'étanchéité des gaz entre caisson et négatives edtrêmes. Ce rapport peut être compris par exemple entre 0,40 et Q,60.
Ainsi d'excellents réqultats ont été obtenus en utilisant un cais-son avec les Paces percées chacune de 60 trous circulaireq de 12 mm de diamètre répartis ré6ulièrement dans la zone intérieure à la zone d'appui des plaques négatives extrêmes sur oes faces. L'aire des ouvertures correspond à 67 cm2 pour une ~urface de plaque négative extrême de 152 cm2, soit un rapport de 0,44. L'étanchéité était a3surée par un cordon de plastique souple entourant la zone percée.
Par ailleurs, les nervures verticales 14 peuvent être remplacées par une feuille poreuse de séparateur comprimée entre le bac 1 et le caisson 10. Cette reuille, tout en permettant la circulation des gaz en excès, retient la matière active de la plaque extrême 20 qui risquerait de s'effriter au niveau des ouvertures 12.
Exemple : On a comparé les performances d'un accumulateur selon l'invention et d'un accu~ulateur ordinaire comportant chacun quatre plaques positives, cinq plaques négatives et la même quantité d'électrolyte. Ces deux accumulateurs présentent tous les deux une capacité de 30 Ah. On a mesuré les d~bits gazeux dégaeés au cours d'une surcharge à courant con~tant, et les pertes de poids pour contrôler les quantités d'eau consommées. Si on note I
(en ampères) le courant de surcharge et r (en pourcents) le rapport des consommations d'eau on a obtenu :
~.
I (A) 0,03 0,15 1,5 3 r % 3 3 3 10 Afin de diminuer encore le dégagement gazeux, on pourra utiliser des méthodes connues : mise en oeuvre de plaques dont les grilles sont en alliage de plomb pauvre en antimoine, ou même ~ans antimoine, bouchon-évent s'ouvrant sous l'ePret d'une faible pression, etc.
Avantageusement, on utilisera également des séparateurs de grande ilO~585 porosité, par exemple SOU5 forme de feutre en fibre~ polyester non tissé et remplissant l'espace entre les plaques. Autrement dit les séparateur~
portent contre deux plaques en V.i9 à vi~ par la totalité de leurs faces opposées.
De tels séparateu.s poreux assurent une meilleure rétention de l'acide sulfurique, ce qui conduit à une pluq grande surface d'échange avec l~s plaques adjacentes et donc à une meilleure décharge ; d'autre part ils contrecarrent la tendance à monter qu'ont les gaz et favorisent ainsi les contacts desdits gaz avec les plaques adjacentes.
On pourra, sans sortir du cadre de l'invention remplacer tout moyen par un moyen équivalent.
On sait en e~fet qu~ la fin de la charge et la surcharge d1un accumulateur électrique au plomb sont génératrices d'électrolyse de l'eau et qu'il est nécessaire de surveiller et d'ajuster fréquemment le niveau de l'électrolyte.
A~in de limiter la consommation d'eau on a proposé de mettre en oeuvre un oatalyseur permettant la synthèse de l'eau à partir de l'hydro-gène et de l'oxygène dégagés au niveau des électrodes positives et négati-ves. Cette méthode a une portée industrielle limitée car la réaction desynthèse est exothermique et peut entrainer une élévation de température dangereuse pour le catalyseur, son support et son boîtier lui-même. De plus le catalyseur est rapidement pollué par l'arsine et la stibine dégagéq dans l'accumulateur. Il faut donc prévoir des pièges efficaces pour ces gaz.
Enfin, à faible régime de surcharge, l'eau formée sur le catalyseur peut le rendre totalement inefficace.
Une autre méthode pour limiter la consommation d'eau en fin de charee et en surcharge est de réduire l'oxygène sur l'électrode négative.
Pour des rai~ons électrochimiques, le dégagement d'hydrogène devient alors très faible.
Dans ce but on a proposé des accumulateurs au plomb, dits étanches, dont l'électrolyte en quantité limitée est pratiquement totale-ment retenu dans les pores de la matière active et des séparateurs constitués de fibres non tissées en ~ibres de verre, polyester, etc. Un tel accumulateur comporte une soupape permettant un fonctionnement sous pression interne élevée augmentant la solubilité de l'oxygène dans l'élec-trolyte et sa vitesse de réduction sur les plaques négatives.
On constate que les accumulateurs étanches permettent d'avoir une consom-mation d'eau négligeable, mais que le fait de limiter la quantité d'élec-trolyte utilisée entraine une diminution des performances lors des déchar-ges lentes et rapides. De plus les bacs de ces accumulateurs doivent être mécaniquement renforcés pour ~ouvoir supporter des pressions internes élevées.
10~58S
La présente invention a pour but de réaliser un accumulateur au plomb à électrolyte non limité et à faible dégagement gazeux.
La présente inv~ntion a pour objet un accumulateur électrique au plomb comportant un bac fermé par un couvercle et contenant un éleotrolyte acide et un bloc formé de plaques positives, de plaque3 négative~ et de séparateurs, oaractérlsé par le fait que ledit bloc est enserré dans un cai~on parallélépipédique plongé dans l'électrolyte dont les deux parois, en contaot étroit avec lesdites plaques extrêmes, présentent des ouvertu-req. Les bords de ces ouvertures sont lléQ de manière étanehe aux plaques correspondantes, par tout moyen approprié du type cordon ou joint collé en matière souple. Si ce3 ouvertures qont regroupée~ dan~ une zone de chaque paroi, c'est le bord de cette zone qu'. peut être lié de manière étanche à la plaque correspondante.
L'agencement de l'invention permet de réaliser une circulation forcée de l'oxygène vers les électrodes négativeq, et de favoriqer ainsi sa réduction. L'invention est particulièrement avantageuse lorsque les pla-ques extrêmes dudit bloc sont des plaqueq négative~.
D'autreQ caractéristiques et avantages de l'invention appara~-tront au courq de la descr-iption suivante ~aite à l'aide du dessin annexé
qui est une vue schématique en perqpective d'un mode de réalisation donné à
titre illustratif mais nullement limitatif.
Cet accumulateur comprend un bac 1 en matière plastique fermé par un couvercle 2 égalemént en matière plastique, muni de seq deux bornes terminaleq 3 et 4 et d'un bouchon-évent 8.
Le bac 1 contient un électrolyte acide, dont le niveau eqt ré~érencé 5, en même quantité que celle que l'on utilise dans les accumulateurs ordinaire~
de même capacité.
Dans l'électrolyte on plonge un caisson 10 enserrant très étroitement un bloc formé de plaques positives, de plaques négatives, et de séparateurs.
Les paroiq latéraleq extrêmes du caisson, dont seule la paroi 11 est visible présentent des ouvertures 12 laissant apparaître la plaque extrê-me 20 du bloc, qui est de préférence une plaque négative. Le bord de chaque .
1~)8~5~5 ou~erture ~st lié ~ la plaque négative 20 par un joint ou cordon 13 collé
qui empêche les gaz de pas~er entre la plaque 20 et la paroi du caisson avant de sortir par les ouvertures 12.
Les faces latérales du cais30n 10, telles que la face 11, sont munies de nervures verticales 14 définisqant avec la paroi interne du bac 1 des canaux de circulation de~ gaz en excès.
Les fûts 16 et 17 des bornes terminaleq 3 et 4 traversent de manière étanche la paroi supérieure 15 du caisson 10.
Une tubulure 6 fermée par un bouchon 7 est suqceptible de mettre en communi-cation l'intérieur du caisson avec l'atmosphère. Au cours du remplissage en électrolyte,il est avantageux d'ôter le bouchon 7 pour evacuer l'air plus ~acilement. Le remplissage complet du caisson en électrolyte peut être ePfectué plus rapidement directement par le bouchon 7.
La disposition de l'inver.tion oblige les gaz dégagés au cours de la réaction électrochimique à passer sur les plaques négatives avant de sortir par les ouvertures 12. Une quantité d'oxygène plu9 importante que dans un accumulateur ordinaire se trouve ainsi réduite, et le dégagement d'hydrogène est diminué, la capacité étant cependant conservée. L'oxygene ayant tendance à monter dans la partie supérieure du caisson 10, on peut prévoir les ouvertures 12 plutôt dans la partie inférieure du caisson. L'oxygène peut ainsi se trouver au contact d'une plus grande partie de la surface active des plaque~ néæatives.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ci-dessus.
Selon un autre mode de réalisation, plus simple à fabriquer, le ~oint faisant étanchéité entre le caisson 10 et la plaque extrême 20 peut être disposé, non pas au niveau de chaque ouverture 12, mais suivant le périmètre de la zone présentant toutes les ouvertures.
- De manière à éviter à la longue un effritement de la matière active 3 des plaques négatives extrêmes, il est avantageux de prévoir des ouvertures de faibles dimensions. Il est préférable d'avoir le rapport entre l'aire des ouvertures du caisson et la surface des négatives extrêmes le plus grand .. . . . .
,;,. .. . . . . .
, possible, co~patible avcc la solidité du caisson ct l'étanchéité des gaz entre caisson et négatives edtrêmes. Ce rapport peut être compris par exemple entre 0,40 et Q,60.
Ainsi d'excellents réqultats ont été obtenus en utilisant un cais-son avec les Paces percées chacune de 60 trous circulaireq de 12 mm de diamètre répartis ré6ulièrement dans la zone intérieure à la zone d'appui des plaques négatives extrêmes sur oes faces. L'aire des ouvertures correspond à 67 cm2 pour une ~urface de plaque négative extrême de 152 cm2, soit un rapport de 0,44. L'étanchéité était a3surée par un cordon de plastique souple entourant la zone percée.
Par ailleurs, les nervures verticales 14 peuvent être remplacées par une feuille poreuse de séparateur comprimée entre le bac 1 et le caisson 10. Cette reuille, tout en permettant la circulation des gaz en excès, retient la matière active de la plaque extrême 20 qui risquerait de s'effriter au niveau des ouvertures 12.
Exemple : On a comparé les performances d'un accumulateur selon l'invention et d'un accu~ulateur ordinaire comportant chacun quatre plaques positives, cinq plaques négatives et la même quantité d'électrolyte. Ces deux accumulateurs présentent tous les deux une capacité de 30 Ah. On a mesuré les d~bits gazeux dégaeés au cours d'une surcharge à courant con~tant, et les pertes de poids pour contrôler les quantités d'eau consommées. Si on note I
(en ampères) le courant de surcharge et r (en pourcents) le rapport des consommations d'eau on a obtenu :
~.
I (A) 0,03 0,15 1,5 3 r % 3 3 3 10 Afin de diminuer encore le dégagement gazeux, on pourra utiliser des méthodes connues : mise en oeuvre de plaques dont les grilles sont en alliage de plomb pauvre en antimoine, ou même ~ans antimoine, bouchon-évent s'ouvrant sous l'ePret d'une faible pression, etc.
Avantageusement, on utilisera également des séparateurs de grande ilO~585 porosité, par exemple SOU5 forme de feutre en fibre~ polyester non tissé et remplissant l'espace entre les plaques. Autrement dit les séparateur~
portent contre deux plaques en V.i9 à vi~ par la totalité de leurs faces opposées.
De tels séparateu.s poreux assurent une meilleure rétention de l'acide sulfurique, ce qui conduit à une pluq grande surface d'échange avec l~s plaques adjacentes et donc à une meilleure décharge ; d'autre part ils contrecarrent la tendance à monter qu'ont les gaz et favorisent ainsi les contacts desdits gaz avec les plaques adjacentes.
On pourra, sans sortir du cadre de l'invention remplacer tout moyen par un moyen équivalent.
Claims (11)
1. Accumulateur électrique au plomb à dégagement gazeux limité, comportant un bac fermé par un couvercle et con-tenant un électrolyte et un bloc formé de plaques positives, de plaques négatives et de séparateurs, caractérisé par le fait que ledit bloc est enserré dans un caisson parallélépipédique plongé
dans l'électrolyte dont les deux parois, en contact étroit avec les plaques extrêmes dudit bloc présentent des ouvertures.
dans l'électrolyte dont les deux parois, en contact étroit avec les plaques extrêmes dudit bloc présentent des ouvertures.
2. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que les bords desdites ouvertures sont liés auxdites plaques extrêmes correspondantes, de façon étanche aux gaz, par un joint ou cordon de matière souple.
par le fait que les bords desdites ouvertures sont liés auxdites plaques extrêmes correspondantes, de façon étanche aux gaz, par un joint ou cordon de matière souple.
3. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que lesdites ouvertures sont localisées dans une zone de chacune desdites deux parois et que le bord de ladite zone est lié à la plaque extrême correspondante, de façon étanche aux gaz, par un joint ou cordon de matière souple.
par le fait que lesdites ouvertures sont localisées dans une zone de chacune desdites deux parois et que le bord de ladite zone est lié à la plaque extrême correspondante, de façon étanche aux gaz, par un joint ou cordon de matière souple.
4. Accumulateur selon la revendication 3, caractérisé
par le fait que ladite zone comporte une pluralité d'ouvertures de faibles dimensions régulièrement réparties.
par le fait que ladite zone comporte une pluralité d'ouvertures de faibles dimensions régulièrement réparties.
5. Accumulateur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le rapport entre l'aire des ouver-tures et la surface d'une plaque extrême correspondant à la paroi portant lesdites ouvertures est compris entre 0,40 et 0,60.
6. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé
par le fait que les séparateurs disposés entre les plaques sont très poreux et remplissent l'espace entre lesdites plaques.
par le fait que les séparateurs disposés entre les plaques sont très poreux et remplissent l'espace entre lesdites plaques.
7. Accumulateur selon la revendication 6, caractérisé
par le fait que lesdits séparateurs sont des feutres en fibres polyester non tissés.
par le fait que lesdits séparateurs sont des feutres en fibres polyester non tissés.
8. Accumulateur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que lesdites plaques extrêmes sont des plaques négatives.
9. Accumulateur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le face externe de chacune desdites deux parois du caisson est recouverte, au moins au niveau des-dites ouvertures, d'une feuille isolante perméable aux gaz.
10. Accumulateur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que les fûts de ses bornes terminales traversent de manière étanche la paroi supérieure dudit caisson.
11. Accumulateur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que ledit caisson communique avec une tubulure d'évacuation de gaz traversant ledit couvercle et fermée par un bouchon.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7739467 | 1977-12-28 | ||
| FR7739467A FR2413800A2 (fr) | 1977-01-03 | 1977-12-28 | Accumulateur electrique au plomb a degagement gazeux limite |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1084585A true CA1084585A (fr) | 1980-08-26 |
Family
ID=9199436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA296,494A Expired CA1084585A (fr) | 1977-12-28 | 1978-02-08 | Accumulateur electrique a plomb a degagement gazeux limite |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4131723A (fr) |
| CA (1) | CA1084585A (fr) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| DE2935363A1 (de) * | 1979-09-01 | 1981-03-26 | VB Autobatterie GmbH, 30419 Hannover | Gasungsfreier akkumulator |
| GB8516223D0 (en) * | 1985-06-27 | 1985-07-31 | Chloride Group Plc | Electric storage batteries |
| DE3727994C1 (de) * | 1987-08-22 | 1988-12-22 | Hoppecke Zoellner Sohn Accu | Verfahren zur Montage einer Batterie,insbesondere Rekombinationsbatterie |
| TWD159636S (zh) * | 2013-02-08 | 2014-04-01 | 戴健郎 | 鉛酸電池罩蓋之部分 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1499901A (en) * | 1922-06-05 | 1924-07-01 | Charles Henry Washburn | Storage-battery cell |
| GB1182431A (en) * | 1967-01-30 | 1970-02-25 | Alkaline Batteries Ltd | Improvements relating to Electric Storage Batteries |
-
1978
- 1978-01-24 US US05/871,884 patent/US4131723A/en not_active Expired - Lifetime
- 1978-02-08 CA CA296,494A patent/CA1084585A/fr not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4131723A (en) | 1978-12-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |