FR2502402A1 - Batterie plomb-acide - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES BATTERIES D'ACCUMULATEURS. UNE BATTERIE PLOMB-ACIDE COMPORTE NOTAMMENT DES CONNEXIONS INTER-ELEMENTS MULTIPLES 66 QUI TRAVERSENT LES CLOISONS 20 SEPARANT LES ELEMENTS, ET DES PLAQUES D'ELECTRODES 24, 26 DE CONFIGURATION ORIGINALE. CES CARACTERISTIQUES SONT COMBINEES AVEC D'AUTRES PARAMETRES PHYSIQUES MODIFIES D'UNE MANIERE ORIGINALE POUR PARVENIR A DES PERFORMANCES QUI REPRESENTENT UNE AMELIORATION DE 25 A 65 PAR RAPPORT A L'ART ANTERIEUR, EN CE QUI CONCERNE LA PUISSANCE DE CRETE PAR UNITE DE MASSE OU DE VOLUME. APPLICATION AUX BATTERIES POUR AUTOMOBILES.

Description

La présente invention concerne les batteries d'acct lateurs et elle porte plus particulièrement sur des batteries plomb-acide caractérisées par un rapport élevé entre la puissance d'entrainement pour le démarrage et la masse et le volume.

On a vu apparaître au cours des quelques dernières années un certain nombre de développements dans le do maie des batteries plomb-acide pour les applications de dérarraCe, d'éclairage et d'allumage, parmi lesquels le plus important est probablement la batterie sans entretien.

Ce type de batterie peut théoriquement autre utilisé pendant toute sa durée de vie de service sans nécessiter le moindre entretien, tel que l'addition d'eau ou une opération similaire. la batterie sans entretien est très utilisée à l'heure actuelle pour les applications de démarrage, d'éclairage et d'allumage.

L'industrie des batteries doit cependant faire face continuellement à des exigences qui semblent croître indéfiniment. En effet, il s'exerce une pression considérable sur les constructeurs d'automobiles pour les conduire à améliorer les performances, ce qui consiste par exemple à réduire la consommation de carburant. Ceci s'est traduit par des efforts importants pour réduire autant que possible le poids total des automobiles. Des batteries plus légères sont également exigées pour contribuer à de telles réductions de poids. De façon similaire, il existe une tendance à exiger des batteries de plus faible taille, simplement du fait que l'espace disponible pour la batterie sous le capot d'une automobile semble réduire sans cesse.

Simultanément, le nombre d'automobiles en circu- lation qui sont des automobiles de plus petite taille équipées de plus petits moteurs s'est accru considérablement.

Bien que les batteries utilisées pour de telles automobiles plus petites puissent autre plus petites, ces batteries nécessitent une conception offrant un meilleur rendement.

Ainsi, le fait, car exemple, de réduire de moitié la cylindrée d'un moteur de 6 litres ne permet pas de réduire dans la même proportion les performances exigées de la bat terie0 A titre d'exemple, la puissance de démarrage qui est nécessaire pour un tel moteur plus petit est supérieure à la moitié de celle qui est nécessaire pour le moteur de 6 litres. De plus, les moteurs à quatre cylindres exigent une vitesse d'entrarnement notablement supérieure pour faire démarrer le moteur. En fait, certains moteurs à quatre cylindres exigent des vitesses d'entra nement al lant de 1,5 à 3 fois les vitesses d'entratnement des moteurs V8.

Le succès croissant que les automobiles à moteur diesel rencontrent auprès du public a également contribué à exiger des batteries ayant un meilleur rendement. les moteurs de ce type nécessitent une puissance de démarrage plus élevée qu'un moteur à essence de taille comparable.

Il en résulte qu'il n'est pas inhabituel de voir une automobile à moteur diesel employer deux batteries en parallèle ou utiliser une batterie extrtmement grande, stappro- chant presque de la taille d'une batterie de camion.

Ces considérations ainsi que d'autres imposent aux constructeurs de batteries de produire une batterie ayant des caractéristiques de performances notablement améliorées. Ce besoin a suscité une attention considérable.

Des efforts importants ont donc été consacré à l'amélioration des performances des structures de batterie actuelles, par des tentatives visant à améliorer les composants individuels A titre d'exemple de ceci, on peut citer les divers efforts faits pour améliorer les performances en modifiant la conception des grilles. les brevets
US 4 118 553, 4 221 852 et 4 221 854 constituent des exemples particuliers de ceci. Bien qu'elles apportent peut être une certain amélioration, les batteries comportant de telles structures de grilles sont très loin de satisfaire les exigences toujours croissantes auxquelles se trouvent confrontés les constructeurs de batteries.

Une autre tentative faite pour réduire le poids d'une batterie consiste à utiliser plusieurs cadres, chacun d'eux étant divisé en un certain nombre de zones de support de ptte active, positives et négatives, placées côte a côte. Ces cadres sont assemblés et fixés ensemble selon une configuration empilée, de façon que les parties périphériques des cadres constituent le sommet, le fond et deux côtés opposés de la batterie, tandis que les divisions dans les cadres font fonction de cloisons d'élé ments. Chaque cadre est empâté avec de la matière active pour former les plaques, et les plaques adjacentes dans chaque cadre sont de polarité opposée, tandis que les plaques adjacentes dans des cadres adjacents sont également de polarité opposée.Le brevet US 4 022 951 présente un exemple de ce type de structure de batterie.

Une telle structure de batterie est supposée réduire considérablement le poids et la taille de la batterie, et éliminer la formation de connexions entre éléments pendant l'assemblage, en évitant les problèmes d'étanchéité avec, en plus, l'élimination possible de la nécessité d'employer un bac de batterie séparé0
Il est cependant impossible d'adapter ce type de structure de batterie aux techniques d'assemblage de batteries classiques. Son utilisation nécessiterait donc un équipement d'assemblage nouveau et différent, imposant ainsi à la fois un investissement considérable et la nécessité d'acquérir une connaissance de ce qui est exigé du point de vue du contrôle de qualité. En outre, il serait difficile, sinon impossible, de réaliser les grilles positives et négatives combinées à partir d'alliages différents.Comme on le sait, il est souvent souhaitable, ou même nécessaire, d'utiliser des grilles hybrides pour les batteries sans entretien, dans certaines applications. De plus, un type de structure à grilles positives et négatives combinées rendrait très difficile l'automatisation de l'empâtage des matières actives sur les grilles, tout en utilisant des compositions de pâte distinctespour les grilles positives et négatives, comme on le fait généralement. Il semblerait également difficile de maintenir une étanchéité satisfaisante à l'électrolyte pendant toute la durée de vie de service, du fait de l'aire ccnsidé- rable des cadres qui doivent être réunis par un joint formé à chaud, et à cause du nombre et du type de connexions entre éléments qui sont nécessaires.Ainsi, dans ce type de structure, l'aire sur laquelle on doit réaliser un joint à chaud pourrait très bien autre environ 25 à 50 fois supérieure à celle nécessaire pour le joint entre le couvercle et le bac dans une structure de batterie classique. *aucun constructeur de batterie n'a été capable de faire a-aratre, à une échelle commerciale, la fiabilité qui serait exigée pour accomplir une opération de formation d'un joint à chaud de cette ampleur,
la structure de plaques positives - négatives combinées du brevet US 4 022 951 est représentative de la technique dans laquelle la connexion entre éléments est obtenue par le fait que la pièce de support de plaques combinées d'un élément traverse la cloison et constitue la meme pièce de support pour la plaque de polarité opposée dans une cellule adjacente. Toutes ces techniques nécessiteraient des procédures d'assemblage relativement complexes, lorsqu'on considère la fabrication commerciale.

De plus, les brevets antérieurs et la littérature technique dans le domaine des batteries regorgent de configurations et de théories destinées à améliorer les performances des batteries en réduisant la résistance interne.

Cependant, malgré tous ces efforts antérieurs importants, on se trouve toujours face au besoin d'une batterie relativement légère et de faible volume qui puisse être fabriquée de façon sûre sur une échelle industrielle, tout en offrant les caractéristiques de performances toujours croissantes qui sont exigées. Autrement dit, on a toujours besoin d'une batteriE qu'on puisse fabriquer de façon strie, en production en grande série, et qui soit caractérisée par un rapport élevé entre la puissance d'entrainement au démarrage et la masse et le volume, cette puissance correspondant par exemple à la puissance de démarrage pour une automobile, tout en conservant les autres caractéritiques nécessaires pour obtenir une batterie destinée aux aplilications de dé marnage, d'éclairage et d'allumage qui ait une durée de service utile satisfaisante.

Un but principal ue l'invention est donc de réaliser une batterie d'accumulateurs présentant d'excellentes caractéristiques de -iswance par unité de manse et de vo lame.

Un autre but de l'invention consiste à réaliser une batterie qui se prête à le fabrication en grande série à l'échelle industrielle.

L'invention a également pour but de réaliser une batterie qi utilise un grand nombre des techniques d'assemblague de batterie utilisées habituellement. Un but connexe et plus particulier de l'invention consiste à réaliser une batterie qui puisse utiliser des bacs de batterie de conception classique et de dimensions externes normalisées. Un autre but connexe est de réaliser une batterie plomb - acide permettant l'utilisation des techniques d'empâtage et des matières de séparateur classiques.

l'invention a également pour but de réa'iser une batterie d'accumulateurs ayant une structure d'étanchéité pour l'électrolyte qui soit fiable.

L'invention a encore pour but de réaliser une batterie dans lequel les composants d'un élement puissent être introduits dans le bac de batterie en un seul bloc.

L'invention a également pour but de réaliser une batterie d'accumulateurs qui puisse utiliser une configuration d'alliage de grille hybride, permettant de sélec tonner l'alliage de grille pour obtenir les performances optimales pour les plaques positives et les plaques négatives.

l'invention sera mieux comprise à la lecture de 13 description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est une représentation en perspective de la batterie de l'invention avec une paroi d'extrémité partiellement arrachée pour montrer la connexion à une borne dans l'élément d'extrénlite et les connexions inter éléments
la figue 2 est une représentation latérale en élévation de la batterie de l'invention, partiellement ar rachée pour mcntrer davantage les connexions inter-éléments;;
La figure 3 est une vue en plan de dessus de la batterie de l'invention, partiellement arrachée pour montrer le positionnement du séparateur, des bandes de connexion d'élément et des connexions inter-éléments
La figure 4 est une coupe effectuée de façon générale selon la ligne 4-4 de la figure 3, qui est destinée à montrer d'autres caractéristiques de contruction;
la figure 5 est une représentation schézatiaue d'une grille utilisable pour la réalisation des plaques ; et
la figure 6 est une représentation schématique d'une grille utilisable dans un autre mode de réalisation0
On va décrire l'invention en relation avec des modes de réalisation préférés, mais il faut noter qu'on n'entend pas limiter l'invention à ces modes de réalisation préférés. Au contraire, on désire englober toutes les variantes, modifications et équivalents qui entrent dans le cadre de l'invention tel qu'il est défini dans les revendications annexées. Ainsi, bien que l'invention soit dé crite en relation avec une batterie destinée aux applications de démarrage, d'éclairage et d'allumage pour les automobiles, il faut noter que l'invention est également utilisable pour n1 importe quelle autre application des batteries plomb-acide.L'invention peut autre effectivement adaptée à l'utilisation avec une batterie du type à électrolyte absorbé, au lieu de la batterie à électrolyte liquide qui est considérée ici. Il sera particulibrement avantageux d'utiliser l'invention dans les applications qui nécessitent une puissance de cette élevée par unité de masse ou de volume.

De façon générale, l'invention est basée sur la découverte du fait que, par une combinaison particulière de paramètres physiques, qu'on envisagera ci-après, on peut réaliser une batterie plomb-acide caractérisée par une puissance exceptionnellement élevée par unité de masse ou de volume. De telles caractéristiques sont très avantageuses dans des aplicatlos telles que le amarrage des automobiles.

On peut exprimer quantitativement cette amélio- ration des perfor arices r la puissance de crête par unité de masse de la batterie , ou par unité de volume de la batterie. la puissance de crête est définie dans le document de la Socîety of Automotive Engineers (SAE), n0 660029, 10-14 janvier 1966, intitulé "Battery Ratings" par Kruger et arrick. Ce paramètre donne un moyen de déterminer la puissante d' entranem.ent maxfmale qu'une batterie fournit pour le démarrage d'une automobile.Les performances des batteries conformes à l'invention sont caractérisées dans une configuration optimale par une puissance de crête, mesurée à -180C > d'au moins environ 440 W/kg de la masse totale de la batterie et d'au moins environ 915 W/dm3, basée sur le volume total de la batterie (c'est-à-dire le volume externe nominal en déduisant les bornes), et cette puissance de crête est de préférence d'au moins environ 495 à 520
W/kg ou plus, et d'environ 1C35 à 1220 W/dm3. Si on se base sur le volume effectif de la batterie (c'est-à-dire le volume interne moins l'espace libre au-dessus du niveau de l'électrolyte), les batteries conformes à l'invention sont capables de fournir une puissance de crête d'au moins environ 1830 W/dm3, ou de cet ordre.

Les batteries plomb-acide de l'invention sont également caractérisées par des valeurs extrêmement faibles d'équivalents résistance-masse. L'équivalent résistancemasse est une valeur qui représente le produit de la résistance interne moyenne d'un élément de la batterie,
par la masse totale de l'élémcnt. On détermine cette valeur en divisant la résistance interne totale de la batterie Pcffir le nombre d'éléments et en multipliant le nombre obtenu wr la masse totale de la batterie divisée par le nombre d'éléments. Mesurées à -18 C, les batteries ccnfor me?s à l'invention, dans une configuration optimisée, donnent des équivalents résistance - masse d'environ 2,1 mSl.kg ou moins, préférablement inférieurs à environ 1,9 mQ.kg et encore plus préférablement inférieurs à environ 1,8 mA kg.

Dans la description faite ici, on entend par "ccnfieuration optimisée" le fait que l'élément d1accumu- lateur occupe pratiquement la totalité du volume interne d'élément dans le bac de batterie, comme on le décrira car la suite de façon plus complète.

L'invention peut cependant utiliser, si on le désire, un bac surdimensionné par rapport à la taille de l'éliment d'accumulateui nécessaire pour les caractéristiques de performances particulières. Ceci peut être souhai- table, par exemple, dans le marché des batteries de remplacement, dans lequel des applications particulières-né- cessitent des tailles normalisées pour les bacs de batterie.

Dan ces cas, les avantages de l'invention découlent principalement d'économies qui-résultent par exemple d'une meilleure utilisation du plomb. On peut voir ces avantages en considérant l'équivalent résistance - masse de plomb. Ce paramètre est une mesure de l'utiliàtion effective du plomb dans la batterie et il est caractérisé le plus utilement en le considérant par élément, pour donner une valeur moyenne.On le détermine en divisant la masse totale de plomb dans la batterie '(c'est-à-dire la masse totale de ltélément plomb, sous forme libre et sous forme combinée, dans tous les composants de la batterie ; autrement dit la masse totale de plomb métallique et de composés à base de plomb présents dans la batterie, déterminée à l'état sec, non formé) par le nombre d'éléments, puis en multipliant ce nombre par la valeur qui on détermine en divisant la résistance interne totale de la batterie par le nombre d'éle'mcts. Mesurées à -180C, les batteries de l'invention sont caractéri;;ées par des équivulents résistance - masse de plomb d'une valeur maximale d'environ 1,5 mL.kg, préférablement d'environ 1,4 m.Ieg, plus préférablement d'environ 1,3 mL.kg et encore plus préférablement d'environ 1,2 ou 1,1 m.kg, ou moins. Le niveau de puissance de cette correspondant, basé sur la masse de plomb dans la batterie, est au moins d'environ 615 watts par kilogramme de plomb, et préféblement d'au moins environ 750watts par kilogramme de plomb.

On peut également caractériser les batteries de l'invention on relation avec le test de eforr.nces à froid > -Ic0C, gui est un test habituel dan: l'industrie de b ttories pour automobiles aux E.U.À. Dans ce test, on évqlrÀe une batteric par le nombre d'ampères (appelé "inten sitc d'entraînement à froid") que peut fournir la batterie en maintenant une tension au moins égale à 7,2 V au bout de 30 s. On considère que ce test de performances à froid donn < - mesure de la puissance de démarrage de la batterie.Les batterics de l'invention, dans une ccnfiguration optimisée, sont caractérisées par des courants d'entratne- ment à froid d'au moins envircn 35 A/kg, sur la base du poids total de la batterie, préférablement d'au moins environ 38,5 A/kg, et encore plus préférablement d'au moins environ 44 A/kg. Si on considère les caractéristiques en volume, les batteries de l'invention fournissent de façon caractéristique au moins environ 91,5 ampères d'entrainement à froid par décimètre cube, sur la base du volume total, et de préférence au moins environ 100 A/dm3.Sur la base du volume effectif, les batteries de l'invention fournissent au moins environ 135 ampères d'entraînement à froid par décimètre cube, et plus préférablement au moins environ 150 ampères de démarrage à froid par décimètre cube. Sur la base de la masse totale de plomb dans la batterie, les batteries de l'invention fournissent au moins environ 66 à 68 ampères d'entraînement à froid par kilogramme de plomb.

Pour donner un exemple particulier montrant ce que signifie ces paramètres, une batterie du commerce de type sans entretien, Groupe 24, de 12 V, ayant une intensité nominale d'entranement à froid de 550 A, pèse environ 19 kg et utilise un bac ayant un volume total d'environ 9,46 dm3. Par opposition, une batterie conforme à l'invention ayant également une intensité nominale d'en traînement à froid de 550 A, pèse environ 13,6 kg et elle peut être placée dans un bac ayant un volume total d'environ 5,65 dm3 seulement.D'autre part, une batteric utilisant l'invention avec un volume de bac correspondant aux es àilnensions externes que la batterie du commerce décrite ci-dessus fournit une intensité nominale d'entrat- nement à froid d'environ 850 à 990 A, et elle pèse environ 1,4 à 1 ,8 kg de plus que la batterie du commerce du Groupe 24 mentionnée ci-dessus0
On peut également voir cette différence marquée de pervorrnanees en comparant les caractériatiques de puis sanve de crête.La batterie du commerce du Groupe 24 fournit une puissance de crête d'envircn 5120 W à -18 > C, ce qui correspond à environ 266 watts par kilogramme de la batterie et à envircn 540 W/dm3, sur la base du vclume total. u contraire, la batterie de l'invention fournit une puissance de crête d'environ 7000 W, ce qui correspond à environ 506 W/kg et à environ 1240 W/cm3, sur la base du volume total.

Ces caractéristiques de performances exceptionnelles permettent à la batterie de l'invention de fournir une puissance de démarrage ou d'entraînement à froid qui est équivalente à celle de certaines batteries de camion qui sont beaucoup plus lourdes. Dans certains cas, des batteries conformes à l'invention, pesant de L'ordre de 16 kg, ont fourni une puissance d'entraînement supérieure à celle de certaines batteries de camion pesant plus de 45 kg.

On va maintenant passer à une description plus détaillée de l'invention, en considérant les figures 1 à 5 qui représentent un mode de réalisation préféré d'une batterie de 12 V à 6 éléments conforme à l'invention. Comme le montre la figure 1, la batterie 10 comprend, de façon générale, un bac pré-moulé 12, un couvercle 14 fixé sur le bac par n'importe quels moyens appropriés, une borne positive 16 et une borne négative 18. Bien que les bornes soient représentées sous la forme de bornes supérieures, on pourrait également employer des bornes latérales ou toute autre configuration de bornes.

Comme les figures 2-4 le montrent le mieux, le bac 12 est divisé en plusieurs éléments par des cloisons 20, formées d'un seul tenant avec le reste du bac, qui se trcuvent dans des plans qui sont de façon générale unifor dément espacés et pratiquement parallèles aux parois d'ex trélLité 22 du bac 12.

Claque élérent comprend plusieurs plaques d'électrodes positives 24 et plusieurs plaques d'électrodes négatives 25, indépendantes et disposées en alternance. Comme il est représenté et conformément à un aspect préféré de l'invention, les plaques 24 et 26 sont disposées de façon générale perpendiculairement aux cloisons 20 des éléments.

lorsque les plaques sont disposées de cette manière dans des bacs de batterie pour automobiles de taille classique, c'est-à-dire des batteries ayant des dimensions externes normalisées, correspondant par exemple aux normes
SAE pour les batteries d'automobiles des E.U.A, et à des normes fixées par d'autres organismes dans d'autres pays comme les normes DIN (Deutsche Industrielle Norme) pour la
R.F.A., le rapport hauteur/largeur des plaques est au moins d'environ 2/1, il est souvent d'au moins 3/1 ou plus, et peut éventuellement atteindre environ 4/1 ou 5/1
Conformément à l'invention, l'aire totale des plaques est d'environ un quart à 1/6ème de l'aire des plaques de dimensions habituelles qui sont utilisées pour les applications de démarrage, d'éclairage et d'allumage.Ceci correspond à une aire d'environ 32 cm à environ 64 cm pour une plaque individuelle. On a trouvé que des plaques ayant une aire comprise dans cette plage donnent satisfaction pour l'obtention des caractéristiques de puissance désirées pour les batteries conformes à l'invention. On pense que ces plaques relativement petites procurent une meilleure utilisation des parties conductrices des plaques, comme on le décrira ci-après de façon plus complète.

la figure 5 montre un exemple d'une pièce indépendante utile pour assurer les fonctions de support et de conduction électrique, c'est-à-dire une grille, pour les plaques d'électrodes 24 et 26. La grille, désignée de façon générale par la référence 28, comprend une armature extérieure 30, des fils croisés 32 et 34 qui se coupent en formant de fenêtres ou zones de pastilles de matière active, 36, de taille approximativement uniforme, un élé ratnt e connexion électrique tel qu'une languette de plaque 38 et un pied 40e
La structure de grille représentée ne constitue qu'un exemple, et on pourrait utiliser de nombreuses autres configurations, du fait que la structure particulière n'est pas critique. La seule chose nécessaire est que la grille supporte correctement la matière active qui doit être in ccrporée pour constituer la plaque d'électrode et achemine de façon relativement efficace le courallt généré vers le
Point de recueil, c'est-à-dire la languette de plaque 38.

On notera cependant que l'utilisation de structures de grille d'une meilleure efficacité contribue à réduire encore davantage la résistance interne et donc à améliorer les performances électriques.

Conformément à un aspect de l'invention, les grilles utilisées sont relativement minces. On a ainsi trouvé qu'il était approprié d'utiliser des grilles ayant une épaisseur nominale dans la plage d'environ 0,75 min à environ 1,65 min, et plus preférablement d'environ 0,90 mm à à environ 1,15 min. L'épaisseur nominale est déterminée de façon caractéristique par l'épaisseur de l'armature extérieure 30, du fait que les fils croisés 32 et 34 sont g4- néralement plus minces que l'armature 30.On peut employer des grilles plus épaisses que celles décrites ici, mais ceci est susceptible de dégrader quelque peu les performances obtenues0 D'autre part, il est théoriquement possible d'utiliser des grilles plus minces qu'envircn 0,75 mm.

Cependant, la fabrication de grilles extrêmement minces est très difficile avec la technologie existante. De plus, il conviendrait de prendre en considération les exigences de durée de service, du fait que la corrosion qui se produit en service peut imposer l'épaisseur minimale qui est souhaitable. On désire généralement maintenir la masse de la grille dans une plage comprise entre environ23 et environ 0,31 gramme par centimètre carré d'aire de la grille. De façon caractériotique, la masse var ujftté d'aire employée augmente lorsque l'aire d'une plaque individuelle augmente.

L'alliage utilisé pour les grilles n'est pas rrt5c-li%r ent critique. On connait de nombreux alliages qui conviennent pour les grilles de batterie plomb-acide.

Cependant, du fait de l'utilisation très répandue des batterie s ns entretien, il est préférable d'utiliser des alliages susceptibles de permettre le fonctionnement sans entretien.

On connaît de meme de nombreux alliages de ce type qui peuvent être employés. Lorsque les applications en mode sans entretien nécessitent une durée de vie optimule en fonctionnement cyclique, il est préférable d'utiliser un alliage sans entretien à faible teneur en antimoine pour les grilles positives et un alliage exempt d'antimoine pour les grilles négatives.

Les grilles peuvent être fabriquées par n'importe quelles techniques appropriées. On donnant et on peut utiliser les techniques utilisant du métal moulé ou déployé.

Pour fabriquer les plaques d'électrodes, on doit appliquer une matière active positive ou négative appropriée, ou son précurseur, sur la grille qui fait fonction de support pour une telle matière. On peut effectuer ceci en utilisant une composition de matière active (ou de précurseur) classique, et en appliquant cette composition sur la grille, par exemple par empâtage, ou en appliquant cette composition sur la grille de toute autre manière, comme il est bien connu.

L'utilisation de plaques d'électrodes positives et négatives indépendantes donne un maximum de souplesse dans la conception. On peut ainsi employer différentes compostions de matière active (ou de leurs précurseurs), sélectionnées de façon à donner les performances optimales pour l'application particulière prévue de la batterie.

Du point de vue fonctionnel,on utilise seulement la masse de pâte psr unité d'aire e qui est nécessaire pour obtenir les performances désirées pour l'entraînement à froid. Des quantités excessives tendent à dégrader le rendement exprimé en puissance par unité de masse ou de volume. Cependant, d 'autres exigences de performances (par exemple la capacité en réserve) peuvent imposer l'utilisation de plus grandes quantités de pâte. Avec les densités habituellement utilisées, on a trouvé qu'il était approprié d'employer des masses de pâte séchées de l'ordre de 0,40 gramme par centimètre carré d'aire de plaque, lorsquton utilise une épaisseur de grille d'environ 1,00 à 1,15 mm.

Comme il est classique, on utilise un séparateur pour séparer les plaques d'électrodes positives et négatives. On peut employer n'importe quel séparateur utilisable pour les batteries plomb-acide. On a trouvé qu'il était approprié d'espacer les plaques d'électrodes dans la batterie de l'invention avec le même écartement que dans les batteries plomb - acide classiques, c'est-à-dire de façon caractéristique environ 0,94 min. le séparateur utilisé doit de préférence comporter des nervures ou d'autres moyens permettant au gaz généré au niveau des plaques d'électrodes de s'échapper vers le haut hors du bac 12.

Conformément à un autre aspect préféré de lin- vention, le séparateur qui se trouve dans chaque élément comprend une bande continue de matière de séparateur qui est pliée en accordéon, avec les plaques d'électrodes positives et négatives disposées en alternance dans les plis, de part et d'autre de la matière de séparateur. Dans ce but, le séparateur 42 représenté sur les figures 1-4 qui se trouve dans chaque élément consiste en une bande continue de matière pliée en accordéon. Il est préférable d'employer les matières utilisables pour les applications sans entretien.Pour de telles applications, on a ainsi trouvé satisfaisant d'utiliser des matières de séparateur en silicepolyéthylène disponibles dans le commerce, A titre d'exemple particulier, des matières de ce type d'une épaisseur nominale de 0,25 mm avec des nervures pour définir un écartement entre plaques d'électrodes d'environ 0,94 mm se sont avérées satisfaisantes. Les nervures doivent faire face aux plaques d'électrodes positives et avoir une configuration qui définit un chemin permettant aux gaz libérés de s'échapper vers le haut, pour sortir finalement du bac.Un procédé d'assem blage du séparateur et des plaques pour former un empilage d'élerrnt d'acamxlateur est décrit dans la demande de brevet française déposée ce jour par la neanderesse et indtulee " Empilage d'él & ent
Lc batterie Jlomb-acidz e-t son procéd de fabrication".

Le procédé d'assemblage particulier qui st utilisé ne fait pas partie de l'invention.

La résistance du séparateur et l'écartement entre les pl Jues d'électrodes ont une influence sur la résistance interne globale de la batterie. Pour obtenir les performances optimales, il est ainsi préférable d'utiliser un séparateur ayant une résistance, à 270C, qui ne dépasse pas environ 65 m#.cm (# 13 m#.cm) ou une valeur de cet ordre.

Les matières silice-polyéthylène du commerce décrites cidessus satisfont cette condition. On peut bien entendu utiliser des séparateurs ayant des résistances plus élevées, en fonction des performances électrochimiques qu'on désire pour l'application de batterie particulière.

De façon similaire, le fait d'employer un écartement entre plaques inférieur à 0,94 mm diminue la résistance interne due à l'électrolyte. Le fait d'augmenter l'écartement a l'effet opposé.

Les caractéristiques de performances des batteries de l'invention décrites ici ont été établies en utilisant un écartement de 0,94 mm entre plaques d'électrodes, avec un séparateur remplissant la condition de résistance préférée qui est indiquée. On notera qu'on peut obtenir tout ou partie des avantages de l'invention en utilisant une combinaison non optimale d'écartement entre plaques et de résistance de séparateur. Ainsi, il existe de nombreux séparateurs avec des résistances comprises dans la plage allant d'environ 77 à 195 mn. 2 qu'on emploie souvent dans les batteries plomb-acide. L'utilisation de tels séparateurs de résistance supérieure dégrade quelque peu les performances, mais peut être acceptable pour certaines applications.

Par exemple, l'utilisation d'un séparateur avec une résistance d'environ 195 mS .cm2 et un écartement de 0,94 mm conduit à une batterie conforme à l'invention ayant un équivalent résistance - masse d'environ 2,2 mL.kg.

La batterie peut être munie de moyens de ventilation appropriés, comme il est classique, et on peut utiliser n'importe lequel des différents bouchons à évent clas siqlesO Comme les figures 1 et 2 le montrent le mieux, le mode de réalisation considéré à titre d'exemple comporte un seul évent pour chaque élément, et le bouchon à évent, désigné de façon générale par la référence 44, est du type souvent utilisé pour les batteries d'automobiles sans entretien qui sont disponibles dans le commerce. les gaz internes s'échappent par des canaux formes à la face inférieure de dispositifs rapportés 46 qui sont emmanchés la cesse dans le couvercle 14.

Il faut également prévoir des moyens destinés à minimiser la possibilité d'apparition de courts-circuits internes, par l'accumulation de sédiments au fond du bac,
Plus précisément, comme on le sait, l'utilisation de la batterie entratne une désagrégation de la matière active ou autre, et la matière désagrégée s'accumule alors au fond du bac . Cette accumulation de sédiments peut créer un chemin électrique établissant des ponts entre des plaques d'électrodes positives et négatives adjacentes, ce qui produit un court-circuit interne0
On peut réaliser de tels moyens en moulant le fond du bac 12 de façon qu'il comporte des nervures ou des épaulements 48, adjacents et de façon générale parallèles aux cloisons des éléments, comme la figure 2 le montre le mieux.Ces nervures ou épaulements 48 s'associent aux pieds 40 des plaques d'électrodes de façon à positionner les pla- ques à une hauteur suffisante au-dessus du fond de l'élément de façon à éviter, en service, tout pont conducteur qui conduirait par ailleur à la formation de courts-circuits internes. La distance particulière à laquelle la partie inférieure ou le fond des plaques d'électrodes-est maintenue, par rapportau fond de ltélément, peut être similaire à celle utilisée dans la structure de batterie classique.

Plus préférablement, et comme on le fait dans certaines batteries sans entretien qui existent dans le commerce, on peut emplir le fond de l'élément avec un adhésif résistant à l'électrolyte, comme une résine époxyde, un composé d'étanchéité ou une matière thernofusible, qu'on utilise quelquefois dans l'industrie des batteries, de façon que les plaques d'électrodes et/ou les séparateurs soient .-1ntEns en place par un enrobage. Le fait de fixer le fond des pl ues, ou le pied 40 des pla-ues dans l'exemple de réalisation représenté, améliore la résistance aux vibrations.

De plus, et comme on le décrira ci-après de façon plus détaillée, les plaques d'électrodes et les séparateurs peuvent autre suspendus dans l'élément par les moyens de cornewiGn inter-éléments utilisés, de façon à établir un écartement approprié par rapport au fond de l'élément. Dans ce cas, il est généralement souhaitable de dimensionner le séparateur de façon que son bord inférieur déborde légèrement par rapport au fond des plaques d'électrodes, comme le montre la figure 2.

Comme on l'a indiqué précédemment, pour obtenir des caractéristiques de performances optimales, il est généralement souhaitable de dimensionner l'empilage d'élément employé de façon que l'empilage d'élémert d'accumulateur formé par les plaques d'électrodes et le séparateur s'ajuste avec un faible jeu dans les compartiments du bac.

En d'autres termes, l'élément d'accumulateur est dimensionné par rapport au compartiment de façon qu'on puisse juste l'introduire commodément. La tolérance entre l'élémentd'accumulateur et les parois latérales du compartiment peut ainsi avoir une valeur d'environ 1,6 ou 0,8 min, pour donner un ajustement avec un jeu réduit. Ce dimensionnement permet une utilisation optimale de l'espace interne disponible de la batterie, et une configuration optimisée à cet égard.

Selon une variante, et comme le montre la figure 3, des nervures représentées en 50 peuvent être moulées d'un seul tenant avec les parois latérales 52 du bac en matière plastique 12, afin de maintenir en position l'élément d'accumulateur lorsqu'on utilise un bac surdimensionné.

En fait, si on le désire, on peut employer un bac surdimensionné sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des nervures ou d'autres moyens de positiormement. Cependant, dans de tels cas, la quantité d'électrolyte présent sera supérieure à celle nécessaire pour un fonctionnerent satisfaisant, ce qui fait qu'il peut être souhaitable d'employer une mousse légère appropriée ou d'autres moyens de réduction de vo lu:::e, pour prendre la place de cet électrolyte en excès, ce qui conduit à une structure plus légère.

Conformément à l'invention, des bandes d'élérent conductrices connectent électriquement en parallèle les plaques de même polarité dans chaque élément d'accumulateur.

Les connexions électriques peuvent autre réalisées par ntim- porte laquelle des techniques utilisées habituellement, établissant de façon caractéristique une connexion par fu sion.

Ainsi, corme il est représenté, dans un élément d'extrémité une première bande conductrice est connectée aux moyens de connexion électrique, ou languettes, de chacune des plaques d'électrodes positives indépendantes et i la borne positive. Comme le montrent les figures 1 et 2, une bande 54 est ainsi connectée aux languettes 38 des plaques d'électrodes positives 24, ainsi qu'à la borne positive 16.

Darss l'autre éliment d'extrémité, une seconde bande conductrice est connectée aux moyens de connexion électrique, ou languettes, de chacune des plaques d'électrodes négatives indépendantes, ainsi qu'à la borne ndga- tive. Comme le montre la figure 4, la bande 56 est ainsi connectée aux languettes 38 des plaques d'électrodes négatives 26, et elle est également connectée à la borne négative 18o
De façon similaire, une troisième bande conductrice connecte en parallèle chacune des plaques d'électrodes positives indépendantes dans chaque élément autre que l'élément de la borne positive. De même, une quatrième bande conductrice, dans chaque élément autre que ltélément de la borne négative, connecte en parallèle chacune des plaques d'électrodes négatives.Dans chaque élément autre que l'élément de la borne négative, une quatrième bande conductrice 60 est ainsi connectée électriquement aux languettes 38 de chacune des plaques d'électrodes négatives 26.

Conformément à un autre aspect encore de l'invention, au moins deux connecteurs inter-éléments, pour chaque élément, connectent électriquement en série les éléments adjacents. Dans le mode de réalisation préféré, les connecteurs inter-éléments utilisent une configuration de traversée de cloison, Le nombre de connecteurs inter-éléments utilisé est déterminé dans une large mesure par le nombre de plaques par élément. Dans de nombreuses applications, il est préférable d'utiliser au moins trois connecteurs inter-éléments.Dans certaines applications dans lesquelles on emploie un nombre de plaques par élément qui est extr8me- ment élevé, par exemple environ 60 plaques ou plus par élément, il peut être souhaitable d'utiliser quatre connecteurs inter-éléments pour connecter les éléments adjacents. Dans ce but, et comme le montrent les figures 1-4, la troisième bande conductrice 61 comporte trois boutons de connecteurs inter-éléments 62, dirigés vers le haut, qui sont placés contre des ouvertures 64 dans les cloisons d'éléments 20.

La quatrième bande conductrice 60 qui se trouve dans l'élément adjacent comporte trois boutons de connecteurs interéléments 66, dirigés vers le haut, qui sont de même placés contre les ouvertures 64. Dans l'état assemblé qui est représenté, les boutons 62 et 66 sont réunis ensemble par fusion, ce qui donne des connexions inter-éléments qui sont étanches à l'électrolyte.

Les connexions inter-éléments ont une résistance mécanique suffisante pour que, si on le désire, les plaques d'électrodes positives et négatives puissent être suspendues aux bandes conductrices, sans qu'un support supplémentaire a- fond des plaques soit nécessaire. Ceci peut être parti culièrement utile lorsque les grilles qui forment la pièce de support pour les plaques d'électrodes sont formées par les techniques de métal déployé. On considère que ces connexions inter-éléments multiples donnent une batterie qui est moins sujette aux détériorations sous l'effet des vibrations susceptibles d'apoaraStre par exemple en service.

Les bandes conductrices respectives, de même que les boutons de connecteurs inter-éléments qui sont associés aux troisième et quatrième bandes conductrices, peuvent être connectés aux plaques d'électrodes positives et né natives respectives soit avant soit après l'introuuction dans le bac de batterie. Il est préférable d'utiliser un enfilage d'élément du type décrit dans la demande de brevet précitée, dans la mesure où les composants multiples qui sont nécessaires peuvent alors etre manipulés aisément en un seul bloc.On peut soumettre cet empilage d'élément à une opération de surmoulage par laquelle les bandes et les boutons peuvent autre moulés sur les languettes en une seuls opération pour former un élément d'accumulateur. les techniques classiques de suriaoulage de bande sonb connues et on peut les utiliser de façon appropriée. Une fois que les éléments d'accumulateur sont en position dans le bac, on peut réaliser les connexions inter-éléments par des techniques de soudage électrique ou de chauffage au chalumeau, pour former les connexions inter-éléments obtenues par fusion qui sont représentées dans le mode de réalisa- tion considéré.

la formation de la pEte de précurseur de matière active qui est utilise de façon caractéristique peut autre accomplie par des te & iniques connues. Ainsi, la formation peut être accomplie par une opération en une seule étape utilisant un électrolyte qui consiste en acide sulfurique de densité relativement élevée, par exemple environ 1,200, ou par une procédure à deux étapes dans laquelle on effectue une charge dans un électrolyte de densité relativement faible, par exemple environ 1,060, suivie par une décharge puis par une charge complète avec un électrolyte de densité supérieure. Dans un cas comme dans l'autre, la densité de pleine charge de l'électrolyte pour les applications de démarrage, d'éclairage et l'allumage est de L'ordre de 1,265.

On peut faire varier comme on le désire le niveau de l'électrolyte dans le bac, mais on fait générale lement en sorte que l'électrolyte monte JUs qu' au sommet des plaques d'électrodes; Ceci surfit pour obtenir les caractéristiques de perforrnces électriques des batteries de l'invention Ce endant, dans les catteries àéiectrolyte liquide, il est utile d'e'tablir un niveau situé au-dessus des plaques d'électrodes, de façon à créer en fait un réservoir d'électrolyte en excès, aussi bien pour les applications sans entretien que pour l'amélioration des performances à débit faible (par exemple la capacité de réserve).

On voit que le mode de réalisation considéré à titre d'exemple comporte des connexions inter-éléments efficaces. Les bandes conductrices tlui connectent électriquement les plaques de même polarité dans les éléments interconnectés sont ainsi adjacentes, villes sont de façon générale parallèles aux cloisons d'éléments et, dans une configuration optimisée, elle s'étendent pratiquement sur toute la longueur de ces cloisons. Cette connexion inter éléments efficace contribue aux caractéristiques de puissance d'entraînement notablement supérieures que présentent les batteries de l'invention.

Pour réaliser les batteries plomb-acide de l'invention, on sélectionne les différents paramètres physiques envisagés ici en choisissant leurs valeurs relatives de façon à obtenir les caractéristiques exceptionnelles de puissance par unité de masse ou de volume de telles batteries. C'est la relation mutuelle entre ces paramètres qui permet d'obtenir de telles caractéristiques.

L'aire relativement faible d'une plaque individuelle, en comparaison avec les batteries plomb-acide clas sioues pour les applications de démarrage, d'éclairage et d'allumage, contribue notablement à ce résultat. Ceci donne une pièce conductrice extrêmement; efficace. Pour une aire totale donnée des plaques, l'utilisation d'un plus grand nombre de plaques, ayant chacune une aire fortement réduite, réduit considérablement la résistance interne de la batterie.

Cette efficacité élevée permet de réduire notablement le poids ou la masse des parties de grille des plaques par unité d'aire. X réduction de masse affecte la répartition entre 1- rfei t nce due à l'électrolyte et la résistance électronique iue . la plaque.La masse de la grille sélectionnée doit donner une répartition relative ment optimale, cette répartition étant très différente de celle Cli est utilisée dans les batteries de conception cl sDiqueO Autrement dit, il est souhaitable de choisir 1 @ masse de façon que le fait d'augmenter ou de diminuer la russe de grille par unité d'aire n'augmente pas de mani ère notable les caractéristiques de puissance par unité de masse. Cette réduction de masse peut correspondre, par exemple, à une masse par unité d'aire d'environ 91 % de celle utilisée dans les batteries classiques.

De plus, en utilisant des densités de pâte ca ractérlstiques pour les batteries d'automobiles, la masse par unité d'aire de la pâte de matière active employée est considérablement réduite. Ainsi, la masse de pate de matière active par unité d'aire est réduite à la valeur qui suffit simplement pour satisfaire les exigences dési- rées en ce qui concerne ltentratnement d'un moteur d'automobile. A titre d'exemple, la masse totale de pâte par unité d'aire peut être d'envircn 83 % de celle utilisée habituellement.

la masse totale des plaques par unité d'aire des batteries conformes å l'invention est donc d'environ 86 ss de celle des batteries classiques.

Comme on le sait, les performances d'entratne- ment à froid des batteries plomb-acide dépendent générale lement de l'aire totale effective des plaques. Ainsi, une aire totale effective minimale des plaques est nécessaire pour obtenir effectivement un certain niveau de performances d'entrainement à froid. Si ce minimum n'est pas présent, la densité moyenne de courant (basée sur 11 aire effective des plaques) qui en résulte change la pente de la courbe tension-temps dans une mesure telle que la batterie peut très bien ne pas satisfaire le test de performances à froid. A titre d'exemple, les batteries classiques sont généralement conçues de façon que la densité de courant moyenne ne dépasse pas une valeur de l'ordre de 0,28 A/cm2.

Au contraire, les batteries de l'invention sont caractérisées par des tensions aux bornes relativement élevées (par exemple pour la tension au bout de 5 s)O Ceci permet une réduction de l'aire de plaques effective qui est nécessaire pour obtenir un niveau particulier de per formances d'entraînement à froid, du fait que la variation plus prononcée de la courbe tension-temps qui en résulte dcnne toujours la tension exigée de 7,2 V après 30 s.

insi, à titre d'exemple, une batterie conforme à l'inven- tion eut être conçue de façon que la densité de courant moyenne soit dans la plage d'environ 0,29 à 0,34 A/cm2.

Ceci permet de faire en sorte que l'aire de plaques effective des batteries de l'invention corresponde à environ 88 ';J de celle nécessaire dans les batteries classiques.

De plus, une surface de plaoue qui ne fait pas face à la surface d'une plaque de polarité opposée n'apporte aucune contribution notable à l'aire de plaques effective, du fait qu'il existe un chemin à résistance ex tremement élevée vers n'importe quelle surface de plaque de polarité opposée. De chaque côté d'un élément, la surface extérieure des deux plaques extérieures est ainsi pratiquement perdue. A titre d'exemple, le pourcentage d'aire de plaque perdue dans une batterie classique peut être de l'ordre de 9 à 10 %. Dans les batteries conformes à l'invention, l'aire de plaques perdue peut autre réduite, à titre d'exemple, à environ 1,8 à 2 ou une valeur de cet ordre.Du fait de cet effet de plaques d'extrémité, il suffit que l'aire de plaques totale des batteries de l'invention soit d'environ 92,5 de celle des batteries classiques0
Bien que chacun de ces trois effets de réduction de messe et d'aire soit déjà notable, l'effet cumulé est tout à fait considérable. La masse totale de plomb des plaques nécessaire pour realiser une batterie conforme à l'invention avec des caractéristiques de puissance (c'està dire des performances d'entraînemet à froid) équivalentes à celles de batteries classiques n'est que d'environ 70 , (c'est-à-dire O,6 x O,do x 0,925 x 100) de celle nécessaire dans les batteries classiques.

Il convient également de noter que la connexion inter-élément efficace d écrite pr écédemmant contribue de même notablement aux performances améliorées des batteries de l'invention. Ainsi, on peut réduire la quantité totale de plomi: du. haut de la batterie (c'est-é-dire la masse des bandes et des boss:: à envircn 75 Ç de celle utilisée dans les batteries classicys, à cause des chemins de courant efficaces des connexions inter-éléments des batteries conçues conformément à 1' invention. On a également trouvé que la résistance interne des connexions inter-éléments de telles batteries est d'environ 75 % de celle des batteries classi.es. L'effet résultant est que les connexions d'élé- ment à élément des batteries de l'invention peuvent avoir une efficacité, sur la base de la quantité de plomb, de l'ordre du double de celle des batteries classiques.

En outre, du faft qu'on a réduit la masse de plomb des plaques par unité d'aire, on peut réduire de faon correspondante la quantité d'électrolyte. Ceci contribue également aux meilleures caractéristiques de puissance par unité de masse des batteries de kl'invention.

Ces relations mutuelles uniques entre les paramb- tres physiques, associées aux connexions électriqres efficaces entre éléments, donnent une batterie caractérisée, pour une intensité nominale d'entraînement à froid, par une tension aux bornes initiale extrtmement élevée (par exemple la tension au bout de 5 secondes), c'est-à-dire de façon caractéristique de l'ordre de 8,3 à 8,6 V, par rapport à celle des batteries classiques qui varie peut-tre d'environ 7,4 à 7,9 V. Du point de vue de la fabrication, ceci signifie que la résistance interne en tant que cause de défaillance au moment de kl'entraînement à froid est pratiquement éliminée.Ceci se distingue nettement des batteries classiques dans lesquelles la marge d'erreur (c'està dire l'incrément de la tension aux bornes initiale audessus de 7,2 V) peut être si faible que, d fait de variations en fabrication ou de raison similaire, 1 batterie ne fournit pas son intensité nominale d'entraînement à froid0 En outre, meme lorsqu'on les compare avec des battories classiques ayant la même intensité nominale d'entraînement froid, les batteries confcrnes à l'in- Invention possèdent un puissance notablement plu élevée, ce qui se traduit par anc vitesse notablement plus élevée du dé@rreur, et done d'entraînement du moteur pour le démarrage d'une automobile.

Dans ce qui précède, on a supposé qu'on désirait optimiser les caractéristiques de puissance par unité de virasse ou de volume. Dans des applications particulières, il peut être souhaitable de fournir de plus grandes capacités à faible régime, par exemple une plus grande capacité de réserve, ce qui peut dans une certaine mesure aller à l'encontre de telles caractéristiques de puissance.

Par exemple, pour fcurnir une plus grande capacité de réserve, il peut être utile d'augmenter la masse de pâte active par rapport à celle envisagée ci-dessus. Ceci diminuera quelque peu les caractéristiques de puissance, mais ces dernières demeureront néanmoins notablement supérieures à celles des batteries classiques.

On peut modifier des structures de batteries classiques pour bénéficier de certains des avantages des caractéristiques de puissance de l'invention. Dans ce but, en employant des plaques d'électrodes de taille classique avec au moins deux langllettes de connecteur et au moins deux connexions du type traversée de cloison, et de préférence au moins trois, on améliore notablement les perfor malles. Ainsi, dan un élément d'accumulateur classique à 13 plaques d'électrcdes, on utilisera au total au moins 39 languettes pr élément, dans le mode de réalisation préféré. La figure 6 rerorésente une grille appropriée 68 pour cet autre mode de réalisation. La grille 68 comprend une armature extérieure 70, des fi.ls croisés 72 et 74 et plusieurs languettes 76, 78 et 80. Les languettes pour les grilles positives et négatives doivent bien entendu être décalées de façon à pouvoir réaliser les bandes conductrices et les connexions inter-éléments nécessaires De toute
@nière, la configuration particulière de plaque d'éleccrode qui est employée dcit comporter au moins anc l nguet- te pour environ 90 cm2 d'aire de plaque d'électrode et, plus tréférablement al moins une languette pour environ 2 77 cm
De plus, le fait de modifier les paramètres physiques d'une batterie utilisant les plaques à languettes multiples conforrément aux prnci.pes envisagés ici, doit améliorer encore les caractéristiques de puissance par rapport à celles d'une batterie classique. La batterie résultante doit ainsi posséder des caractéristiques de puissance de l'ordre de celles décrites pour le mode de réalisation préféré de l'invent-on. On ne pense cependant pas que cet autre mode de réalisation puisse égaler les caractéristiques de puissance plus avantageuses du mode de réalisation préféré.

En outre, avec cet autre structure, la réalisation des connexions avec les bornes peut s'avérer assez malcommode. Il peut donc entre souhaitable de modifier la structure des plaques d'une polarité dans l'élément qui correspond à la borne, en utilisant une seule languette par plaque, et donc une seule bande, placée en position adjacente à la borne. Ceci ira à l'encontre des caracte ristiques de puissance désirées mais peut autre préférable compte tenu des problèmes de fabrication qui risquent de se poser avec une structure nécessitant de connecter d la borne des bandes espacées multiples.

Les exemples qui suivent illustrent l'invention, sans la limiter d'aucune manière.

EXEMPLE 1
On a construit une série de batteries conformes à l'invention en utilisant la configuration représentée dans le mode de réalisation décrit. On a utilisé des bacs classiques correspondant au Groupe 22, modifiés de façon à comporter des nerr.es ou des épaulements 48, de la mani ère représentée de façon générale sur la figure 2.

Les grilles positives ont été moulées dans un alliage antimoine-plomb ayant une composition nominale, en masse, d'environ 1,5 ss d'antimoine, avec d'autres cons titubants de l'alliage. L'épaisseur nominale de la grille était d'environ 1,15 mm. On a utilisé une composition classique de pâte de matière active positive, appliquée à une vitesse donnant environ 0,39 gramme de précurseur de rt-êre active sèche par centimètre carré. Chaque grille avait une hauteur de 11,4 cm, une largeur de 2,97 cm et une masse d'envircn 10 g.

Les grilles négatives ont été moulées avec un alliage ayant une composition nominale, en masse, d'environ 0,12 Ho de calcium, 0,3 d'étain, et le reste en plomb.

L'épaisseur nominale était d'envircn 1,15 mm. On a utilisé une composition classique pour la pâte de matière active négative, appliquée à une vitesse donnant environ 0,39 gramme de précurseur de matière active sèche par centimètre carré. La hauteur, la largeur et la masse des grilles négatives étaient les mêmes que pour les grilles positives.

On a utilisé un séparateur en matière silice- polyéthylène du commerce, de la marque "Daramic", ayant une épaisseur nominale de 0,26 mm, une résistance d'environ 52 à 77 m#.cm, et avec des nervures pour définir un écartement d'environ 0,94 mm entre les plaques positives et négatives. On a utilisé pour chaque élément une bande continue de matière de séparateur, pliée en accordéon de la manière représentée sur la figure 1.

On a utilisé 28 plaques d'électrodes positives et 28 plaques d'électrodes négatives par élément. L'électrolyte était de l'acide sulfurique d'une densité de 1,265 à pleine charge.

On a soumis ces batteries aux tests classiques de capccité de réserve et de performances à froid à -180C.

Le tableau 1 indique les caractéristiques obtenues pour les performances à -180C. Les valeurs données sont celles qui correspondent à un niveau de conformité de 90 ,o et elles sont comparées aux valeurs correspondantes pour des batteries sans entretien, disponibles dans le commerce.

TABLEAU 1
Satterie de- Batterie du Batterie du
l'exemple 1 commerce, commerce, Groupe roupe 24 Groupe 22
Capacité de réserve 70 110 76 (mn)
Puissance de crte 7155 5166 4278 (W)*
Puissance de crête 939 542 561 (W/dm3)*
Puissance de crête 518 267 304 (W/kg )*
Intensité d'entrat- 560 550 435 nement à froid (caractéristique nominale) (A)
Intensité d'entraî- 39,6 28,4 30,8 nement à froid (A/kg)
Intensité d'entrai- 73 58 57 nement à froid (A/dm3)
Equivalent résistan- 1,8 3,5 3,0 ce-masse (m1.kg)
Equivalent résistan- 1,0 2,1 1,8 ce-masse de plomb (m#.kg)
* Calculée en utilisant la résistance interne mesurée
les batteries de l'invention offrent ainsi des performances d'entraînement à froid qui dépassent, sur la base de la masse et de la taille du bac, celles des batteries du commerce du Groupe 24. On obtient une diminution de la masse totale d'environ 5,49 kg et une réduction de volume d'environ 1,85 dm3. De plus. la puissance de orête est notablement améliorée et ceci indique que la puissance de; -rrage des batteries de l'invention doit être notablement supérieure, bien que les intensités nominales d'en@@aînement @ froid soient virtuellement les mêmes.

Sien qu'il n'y ait pas de différences de masse o@@ de volume lorsqu'on compare les batteries de l'invention u. batteries classiques du Groupe 22, la valeur nominale de l'intensité d'entraînement à froid des batteries 4e l'invention est nettement augmentée (560 A au lieu de 135 A). La comparaison de la puissance de crête (7156 W au lieu de 4238 l) indique de même des performances notaolement améliorées.

EXEMPLE 2
On a construit des batteries similaires à celles de l'exemple 1, à l'exception de l'utilisation d'un total de 72 plaques d'électrodes pr élément, donnant une configuration plus optimale pour la taille de bac employée. On a testé les batteries comme dans l'exemple 1. La masse totale de chaque batterie était d'environ 16,1 kg.

Le tableau 2 présente les valeurs correspondant à @ un niveau de conformité de 90 % pour les batteries tes tées;
TABLEAU 2
Capacité de réserve (mn) 92
Intensité d'entraînement à froid, norme BCI (A) 735 Puissance de crête (W)* 9171
Puissance de crête (W/dm3)* 1207 Puissance de crête (W/kg)* 568
Intensité d'entraînement à frcid (A/kg) 45,6 Intensité d'entraînement à froid (A/dm3) 96,3
Equivalent résistance-masse (m#.kg) 1,62
Equivalent résistance-masse de plomb (m#.kg) 1,06
* Calculée en utilisant la résistance interne mesurée
Par comparaison avec la structure non optimale indiquée par l'exemple 1, les résultats présentés pour les batteries de l'exemple 2 démontrent encorre davantage les améliorations iznrortantes uton peut obtenir lorsqu'on utilise une configuration optimisées
On peut faire ressortir davantage les performances améliorées que l'invention permet d'obtenir, en comparant pour diverses tailles correspondant aux groupes de batterie SE, des batteries fabriquées conîormément à l'invention et des batteries considérées par la demanderesse comme étant à l'heure actuelle ses batteries sans entretien du haut de gamme, en structure classique. Le tableau 3 présente cette comparaison et, dans ce tableau, "IEF" désigne la valeur nominale de l'intensité d'entranement à froid, en ampères, "MASSE" désigne la masse totale de 12 batterie et "A/kg" désigne le quotient obtenu en divisant les deux premières valeurs.

TABLEAU 3
BATTERIE DE L'INVENTION
ART ANTERIEUR CONFIGURATION OPTIMISEE* CONFIGURATION DE @ASSE
Groupe SAE IEF MASSE A/kg IEF MASSE A/kg EQUIVALENTE ** 21 350 13,5 25,93 670 16,0 41,58 475 22 435 14,6 29,79 720 17,1 42,11 515 24 550 18,8 29,26 850 20,6 41,26 665 27 610 21,8 27,98 980 23,5 41,70 770 41 620 18,9 32,80 800 19,3 41,45 670 42 380 13.4 28,36 600 14,8 40,54 475 54 310 11,4 27,19 570 13,9 41,01 400 55 380 13,7 27,74 640 15,8 40,51 485 56 450 16,3 27,61 730 18,7 39,04 575 57 310 11,9 26,05 550 13,3 41,35 420 58 410 14,6 28,08 600 15,1 39,74 515 61 310 12,6 24,60 600 14,8 40,54 445 62 380 14,6 26,03 670 16,8 39,88 515 63 450 17,4 25,86 760 20,0 38,00 615 64 535 20,2 26,49 880 22,7 38,77 715 71 390 14,3 27,27 670 16,0 41,88 505 72 435 14,6 29,79 720 17,1 42,10 515 73 480 16,4 29,27 750 17,7 42,37 580 74 550 18,8 29,26 850 20,6 41,26 660 77 610 21,7 28,11 980 23,5 41,70 765 * Indique que l'élément d'accumulateur est dimensionné de
façon à se loger dans le bac avec un très faible jeu,
coure décrit précédemment0 ** Intensité nominale d'entraînement à froid, en ampères,
basée sur une configuration ayant la mêne masse que
les batteries de l'art antérieur, c'est-à-dire qu'on
a calculé cette valeur en multipliant la masse de la
batterie de l'art antérieur par 35,2 h/kg (ee qu'on
considère autre une performance facile à obtenir en
utilisant l'invention).

Le tableau 3 montre l'amélioration importante qu'on obtient en utilisant l'invention, qu'on emploie une configuration optimisée ou une configuration de meme masse.

En fait, on peut parvenir à des diminutions de masse am- portantes en diminuant le nombre de plaques employées par élément, jusqu'à une valeur de l'ordre de 4G, tout en obtenant des performances satisfaisantes en ce qui concerne l'entraînement pour le démarrage. Dans certaines applications, il peut même autre satisfaisant d'utiliser des éléments n'ayant pas plus de 30 plaques par éléflint, environ, ce nombre pouvant peut-être descendre jusqu'aux environs de 24.

le nombre total de plaques employées par élément peut être imposé de façon générale par la capacité de réserve et la capacité en ampères-heures désirées. Le fait d'utiliser davantage de plaques augmente de même la valeur nominale de l'intensité d'entraînernent à froid selon la norme SCI (Battery Council International) ainsi que la puissance de crête, mais ne doit pas modifier notablement l'intensité d'entraînement à froid et la puissance de crotte qu'on obtient par unité de masse ou de volume.

Ainsi, comme on l'a vu, l'invention offre une batterie qui présente des caractéristiques perfectionnées en ce qui concerne le rapport de la puissance à la masse ou au volire, par rapport aus batteries classiques pour les applications de démarrage, deéclair ge et d'alTage.

On peut cependant construire ces batteries en utilisant si on le désire un grand nombre des techniques classiques d'usre@blage de batteries. Les batteries de l'invention peuvent en 1 fait faire l'objet 'une fabrication en brande séri@ @@@ de conditions co@mercialement intéressantes
Il va de soi que de nombreuses modifications penvent être pportées au dispositif décrit et représenté, san@ sortir du cadre de l'invention.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Batterie plomb-acide comprenant un bac (12) qui cohorte un ensemble d' -l'ments ayant au moins une cloison (20), cet ensemble d'éléments comprenant des éléments de borne positive et de borne négative, chaque élément ccntenant plusieurs plaques d'électrodes positives et négatives (24, 26) alternées, séparées per un sépara- teur (42) et constituant un empilage d'élément, chacune de ces plaques comprenant une grille (28)qui est empâtée avec de la matière active,tandis que les plaques d'électrodes Dositives de l'élément de borne positive sont connectées électriquement à une borne positive (16), les plaques d'électrodes négatives de l'élément de borne négative sont connectées électriquement à une borne négative (18), les plaques d'électrodes de chaque élément sont connectées électriquement en série avec les plaques d'électrodes de polarité opposée dans la cellule adjacente par au moins deux connecteurs inter-éléments (62) ; et de l'électrolyte consistant en acide sulfurique en contact avec les électrodes positives et négatives et les séparateurs dans chaque élément ; caractériséeen ce que la configuration des plaques, la quantité d'électrolyte et les connecteurs inter-éléments (62) sont tels que la batterie a une puissance de crdte d'au moins environ 615 W par kilogramme de plomb et une intensité d'entraînement à froid d'au moins environ 65 ampères par kilogramme de plomb.

2. Batterie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les plaques d'électrodes (24, 26) qui se trouvent dans chaque élément sont perpendiculaires à la cloison.

3. Batterie selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'une bande d'élément (60, 61) connecte électriquement en parallèle les plaques de même polarité dans chaque élément, et cette bande d'élément a une longueur pratiquement égale à la largeur de l'élément.

4. Batterie selon la revendication 1, caracté- risée en ce qùe chaque epilaga d'élément occupe pratiquement la totalité de l'espace disponible dans un élément.

5. Batterie selon la revendieation 1, caractérisée en ce que les corsetions inter-éléments (62) sont des connexions réalisées par fusion.

6. Batterie selon 12 revendication 3, caractérisée en ce que les connexions entre les plaques d'électrodes (24, 26) et les bandes d'élément (60, 61) sont des connexions réalisées par fusion.

7. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, caractériqée en ce qu'elle comporte au moins trois conne xions inter-éléments (62).

8. Batterie plomb-acide selon la revendication 7, caractéri & e en ce que les connexions inter-éléments sont des connexions réalisées par fusion qui traversent la cloison.

9. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle fournit une puissance de crête d'au moins environ 440 W/kg et une intensité d'entralne- ment à froid d'au moins environ 34 A/kg, sur la base de la masse de la batterie.

10. Batterie plomb-acide selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle fournit une puissance de crotte d'au moins environ 495 W/kg, sur la base de la masse de la batterie.

11. Batterie plomb-acide selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle fournit une intensité d'entrat- nement à froid d'au moins environ 38,5 A/kg, sur la base de la masse de la batterie.

12. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, caractérisée en ce que le séparateur a une résistance à - 1 & C qui ne dépasse plus environ 65 mL.cm2.

13. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, caractérisée en ce que le séparateur consiste en une bande de séparateur continue qui est pliée en accordéon.

14. Batterie plom-acide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments contiennent une matière résistant à l'électrolyte qui fixe les plaques au fond des éléments.

15. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, carocusrisée en ce que les plaques (24, 26) sont mutuellement indépendantes et comportent une languette (38) dirigée vers le haut ; ces plaques sont de façon générale perpendiculaires à la cloison d'élémort, et une bande d'élément (60, 61) est connectée électriquement en parallèle aux plaques de ême polarité dans chaque élément, et cette bande d'élement est de façon générale parallèle et adjacente à la cloison d'élément.

16. Batterie plomb-acide selon la revendication 15, caractérisée en ce que chaque plaque a une aire d'environ 32 à environ 65 cm2.

1 7. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque él6nert comporte au moins environ 24 plaques.

18. Batterie plomb-acide selon la revendication 17, caractérisée en ce que chaque élément comporte au moins environ 30 plaques.

19. Batterie plomb-acide selon la revendication 18,caractérisée en ce que chaque élément comporte au moins environ 40 plaques.

20. Batterie plomb-acide selon la revendioation 1, caractérisée en ce que le bac est un bac pré-moulé qui a des dimensions externes normalisées.

21. Batterie plomb-acide selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque plaque d'électrode a un rapport longueur/largeur d'au moins 2/1.