FR2540292A1 - ACCUMULATOR, IN PARTICULAR LEAD ACCUMULATOR - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un accumulateur, notamment accumulateur au plomb. Dans cet accumulateur constitué par un récipient 1 contenant un ensemble 2 de plaques positives 3, un ensemble 4 de plaques négatives 5 de deux bornes de raccordement 6, 7 s'étendant à l'extérieur du récipient et prévues pour les ensembles de plaques imbriquées les unes dans les autres dans le récipient 1 rempli d'un électrolyte 8, les plaques 6, 7 sont disposées sur la face inférieure du récipient. Application notamment aux batteries d'accumulateurs. (CF DESSIN DANS BOPI)The invention relates to an accumulator, in particular a lead-acid accumulator. In this accumulator consisting of a container 1 containing a set 2 of positive plates 3, a set 4 of negative plates 5 of two connection terminals 6, 7 extending outside the container and provided for the sets of nested plates. one inside the other in the container 1 filled with an electrolyte 8, the plates 6, 7 are arranged on the underside of the container. Application in particular to accumulator batteries. (CF DRAWING IN BOPI)
Description
L' invention concerne un accumulateur, notamment accumulateur au plomb,The invention relates to an accumulator, in particular a lead accumulator,
constitué par un récipient, par un ensemble de plaques positives disposé dans le récipient et constitue Par plusieurs plaques polaires branchées en parallèle, par un ensemble de plaques négatives disposé dans le récipient et constitue par plusieurs plaques constituted by a container, by a set of positive plates disposed in the container and constitutes By several polar plates connected in parallel, by a set of negative plates arranged in the container and is constituted by several plates
polaires branchees en parallèle et par deux bornes de rac- poles connected in parallel and by two terminals of
cordement faisant saillie hors du récipient pour l'ensemble de plaques positives et pour l'ensemble de plaques négatives, les plaques polaires des deux ensembles de plaques éetant cord protruding out of the container for the set of positive plates and for the set of negative plates, the polar plates of the two sets of plates being
imbriquées les unes dans les autres, tandis que le réci- nested within each other, while the recital
pient est rempli par ailleurs d'un électrolyte liquide, pient is also filled with a liquid electrolyte,
notamment de l'acide sulfurique aqueux. especially aqueous sulfuric acid.
On connait depuis longtemps des accumulateurs sous les formes de réalisation les plus diverses (pour Batteries have been known for a long time under the most diverse forms of
avoir une vue d'ensemble, se reporter à "l Lexikon der Phy- have an overview, see "l Lexikon der Phy-
sik", volume 1, DTV, Munich 1970, page 68 et suivantes). sik ", volume 1, DTV, Munich 1970, page 68 and following).
Un accumulateur est une unité de stockage électrochimique An accumulator is an electrochemical storage unit
permettant de stocker une énergie électrique et qui fonc- for storing electrical energy and which
tionne en étant basé sur des processus électrochimiques au moins approximativement réversibles, notamment sur des réactions hétérogeenes d'oxydo-réduction Comme dans toutes les piles électrochimiques, le fonctionnement parfait d'un is based on at least approximately reversible electrochemical processes, especially on heterogeneous oxidation-reduction reactions. As in all electrochemical cells, the perfect functioning of a
accumulateur dépend également du fait qu'au niveau des sur- accumulator also depends on the fact that
faces limites des électrodes, que l'on désigne sous le ter- limit faces of the electrodes, which is referred to as
me de plaques polaires ou plaques de p 8 le dans le cas de me of polar plates or plates of p 8 the in the case of
l'accumulateur,il se produit une conversion du courant for- the accumulator, there is a conversion of the current
me d'électrons oi) de trous mobiles en ions En outre, le conducteur des ions,à savoir i'6 lectrolyte, doit être exempt de toute conduction d'électronso En effet, seul In addition, the conductor of the ions, namely the electrolyte, must be free from any conduction of electrons.
un petit nombre de systèmes se sont affirmés dans la pra- a small number of systems have emerged in
tique, en particulier l'accumulateur au plomb, qui a été tick, particularly the lead accumulator, which has been
inventé au milieu du siec'e passé En outre dss accumu- invented in the middle of the past century In addition to
lateurs à l'oxyde de nickel, désignés sous l'appellation nickel oxide latters, referred to as
connue d'accumalteurs alcalifs ou en aie es accumula- alkali accumulators or accumulated accumulators
t,1 r I"s à l'-argent et au zinc, des accuuls eub zznc-alr et des accumulateurs air-cadmium se sont affirmés dans la In addition to silver and zinc batteries, air-cadmium accumulators and air-cadmium accumulators have been established in the industry.
pratique Bien que la présente invention concerne d'une mra- Although the present invention relates to a method of
nière générale tous les types d'accumulateurs, à titre de generally all types of accumulators, as a
simplification on ne traitera ci-après que de l'accumula- simplification, only the accumula-
teur au plomb.lead driver.
La structure techrniqe fondamentale d'un accumu- The fundamental technical structure of an accumu-
lateur est connue de fagon détaillée d'après l'article de littérature indiqué précédemment, si bien que l'on peut s'y reporter Uniquement en ce qui concerne les plaques -ilaires, il faut remarquer que l'on connait d'après la pratique, des constructions tout à lait différentes, à savoir notamment des plaques à grtilc,dans lesquelles une masse active en forme de pâte est insérée dans une grille de support en plomb dur, des plaques de grande surface, dans lesquelles la masse active est réalisée Dar voie électrolytique à partir d'une électrode coulée en plomb mou, et des plaques à tubes qui sont constituées par de petits tubes perforés en matière plastique ou en caoutchouc dur et dans lesquels la masse active est tassée autour d'une tige en plomb ou en plomb dur servant de noyau et The latour is known in detail from the above-mentioned literary article, so that reference can be made to it. Only with regard to the plate-plates, it should be noted that it is known from the In practice, different all-milk constructions, namely grinding plates, in which a paste-like active mass is inserted into a lead carrier grid, large-area plates, in which the active mass is produced. Electrolytic route from a soft lead casting electrode, and tube plates which consist of small perforated tubes made of plastic or hard rubber and in which the active mass is packed around a lead rod or hard lead as a core and
d'une électrode de prélèvement de courant. of a current collection electrode.
Les accumulateurs, notamment les accumulateurs Accumulators, especially accumulators
au plomb, sont relativement lourds en raison des maté- lead are relatively heavy because of the
riaux utilisés,c'est-à-dire que la capacité de stockage used, ie the storage capacity
électrique par unité de poids, à savoir le rendement spé- per unit weight, ie the specific yield
cifique rapporté au poids, est un proobieme non négligea- in relation to weight, is a non-negligible
ble En ce qui concerne ce problème, les pertes électriques, impliquées par la construction de tels accumulateurs et provoquéespar la transformation d'une énergie électrique With regard to this problem, the electrical losses involved in the construction of such accumulators and caused by the transformation of electrical energy
en chaleur par des résistances élevées de passage du cou- in heat by high resistance of passage of the neck.
rant, jouent un rôle important Un problème particulier play an important role A particular problem
est le problème dit de la séparation ou de la désagréga- is the so-called problem of separation or disaggregation
tion du mélange de l'électrolyte intervenant lors de la décharge de l'accumulateur et qui est basé sur le fait que la densité de l'électrolyte non dilué dans le casiuat accumulateur complètement chargé est supérieure à la densité de l'électrolyte dilué obtenu lorsque se déroule la décharge de l'accumulateur (d = 1,2 1,3 par rapport àd = 1,03 1,1) Lors de la décharge d'un accumulateur, la couche d'eau augmente de plus en plus en s'étendant vers le bas dans la partie supérieure de l'accumulateur de sorte que des zones de plus en plus étendues des plaques polaires tion of the electrolyte mixture occurring during discharge of the accumulator and which is based on the fact that the density of the undiluted electrolyte in the fully charged accumulator casing is greater than the density of the diluted electrolyte obtained when the discharge of the accumulator (d = 1,2 1,3 relative to d = 1,03 1,1) is carried out. When discharging an accumulator, the layer of water increases more and more extending down into the upper part of the accumulator so that more and more extended areas of the polar plates
ne sont plus le siège d'un fonctionnement, à partir du haut. are no longer the seat of operation, from the top.
Cette désagrégation du mélange est Enoutre stabilisée par le fait que les plaques polaires sont de plus en plus échauf- This disintegration of the mixture is further stabilized by the fact that the polar plates are becoming more and more
fées de bas en haut par suite de l'accroissement de la den- from the bottom up because of the increase in
sité de courant sous l'effet de l'intégration du courant. current under the effect of current integration.
C'est pourquoi d'un point de vue global, dans les accumula- This is why from a total point of view, in the accumula-
teurs connus, la résistance de décharge est toujours supé- known, the discharge resistance is always higher than
rieure à ce qu'elle devrait être théoriquement. than it should be theoretically.
On cherche parfois à empêcher la désagrégation, expliquée précédemment, de l'électrolyte dans de très gros accumulateurs en réalisant une circulation permanente It is sometimes sought to prevent the disintegration, explained previously, of the electrolyte in very large accumulators by realizing a permanent circulation
de l'électrolyte de bas en haut au moyen d'un pompage et- electrolyte from the bottom up through a pumping and-
fectué par une pompe de circulation extérieure Il s'agit made by an external circulation pump This is
là naturellement d'une solution qui n'est pas très avanta- there is of course a solution which is not very
geuse quant au résultat obtenu.as to the result obtained.
A partir de l'état expliqué précédemment de la technique, l'invention a pour but d'améliorer le rendement From the state explained above of the technique, the invention aims to improve the performance
spécifique, rapporté au poids, des accumulateurs connus. specific, by weight, known accumulators.
L'accumulateur conforme àâl' invention, dans le- The accumulator according to the invention, in the
quel le problème indiqué précédemment est résolu, est ca- the problem indicated above is solved, is
ractérisé par le fait que les bornes de raccordement sont characterized by the fact that the connection terminals are
disposées sur la face inférieure du récipient Les ensem- placed on the underside of the container.
bles de plaques ou les plaques polaires des ensembles de plaques sont également placées en étant dans une certaine mesure "renversées" dans le récipient, dans l'accumulateur conforme à l'invention, par le fait que le courant passant par les bornes de raccordement est évacué par le bas et non, comme cela était partout usuel jusqu'alors, vers le haut Naturellement, ceci est valable, de la même manière pour le sens inverse du courant, lors de la charge de l'accumulateur conforme à l'invention L'invention est plates of plate plates are also placed, to a certain extent, "inverted" in the container, in the accumulator according to the invention, in that the current passing through the connection terminals is evacuated from the bottom and not, as was all-customary hitherto, upwards Naturally, this is valid, in the same way for the opposite direction of the current, when charging the accumulator according to the invention L invention is
basée sur le fait que l'échauffement expliqué précédem- based on the fact that the warm-up explained previously
ment des plaques polaires sous l'effet du courant, qui polar plates under the effect of the current, which
est envoyé par leur intermédiaire aux bornes de raccor- sent through them to the connection terminals
dement, peut être utilisé pour agir à l'encontre de la dé- can be used to act against the
sagrégation du mélange de l'électrolyte Dans le cas de aggregation of the electrolyte mixture In the case of
la construction conforme à l'invention, les plaques polai- the construction according to the invention, the polar plates
res sont en effet chauffées le plus fortement dans leur partie inférieure étant donné que c'est là que se situe la densité maximale de courant Cette chaleur est transférée à l'électrolyte liquide et aboutit en cet endroit à un dé- In this case, the highest density of the heat is heated to the lower part since this heat is transferred to the liquid electrolyte and ends up in this area.
placement ascendant de l'électrolyte liquide Il en résul- upward placement of the liquid electrolyte.
te que l'on obtient par conséquent, un mélange intime auto- What is therefore obtained is an intimate mixture of
matique et permanent de l'électrolyte qui aboutit à ce que les plaques polaires restent actives par toute leur surface dans tous les cas Des mesures ont révélé que dans le cas and permanent electrolyte which results in the polar plates remaining active throughout their surface in all cases Measurements revealed that in the case
d'une construction par ailleurs identique d'un accumula- otherwise identical construction of an accumula-
teur au plomb, ces dispositions permettent à elles seules un accroissement de la capacité de stockage sous l'effet d'une réduction des pertes électriques et de la résistance these provisions alone increase the storage capacity under the effect of a reduction in electrical losses and resistance.
de charge et de décharge d'environ 6 %. charging and discharging of about 6%.
Pour donner une indication complète, il faut à To give a complete indication, it is necessary to
cet endroit indiquer que la disposition conforme à l'inven- this place indicate that the provision in accordance with the
tion des bornes de raccordement peut êtrmréalisée de façon judicieuse dans tous les types d'accumulateurs, mais que connection terminals can be made judiciously in all types of accumulators, but that
les bornes de raccordement ne doivent pas être naturelle- the connection terminals must not be natural-
ment impérativement placées sur la face inférieure du ré-. imperatively placed on the underside of the re-.
cipient, mais qu'elles peuvent être également disposées éventuellement par exemple sur le bord latéral inférieur container, but they may also be arranged, for example on the lower side edge
du récipient.of the container.
Selon un autre enseignement de l'invention, qui revêt notamment également une importance en soi, il est According to another teaching of the invention, which is also important in itself, it is
recommandé d'utiliser une forme de réalisation de l'accu- recommended to use an embodiment of
mulateur du type explicité précédemment,qui est caracté- emulator of the type previously explained, which is
risoe par le fait que les plaques polaires possèdent une section transversale de passage du courant qui augmente owing to the fact that the polar plates have a cross section of current flow that increases
depuis le côté, situé à l'opposé des bornes de raccorde- from the opposite side of the connection terminals
ment, en direction de ces dernières Cette construction est basée sur le fait que, coaue cela a déjà été These constructions are based on the fact that this has already been
explicité précédemment, les -plaques polaires d'accumula- explained above, the polar plates of accumula-
teurs, dont il est question, non seulement possèdent une the subject of which, not only do they have a
fonction électrochimique, mais servent également de con- electrochemical function, but also serve as
ducteur de courant pour le courant de charge au bien pour le courant de décnarge Indépendamment de la maniîre dont les plaques polaires sont ccnformées dans le détail, l'enseignement fourni par l'invention inclut l'idée constructive visant à accroître la section transversale de passage ou de conduction du courant des plaques polaires en direction des bornes de raccordement. current driver for the charging current at the well for the decnarge current Regardless of the manner in which the polar plates are detailed in detail, the teaching provided by the invention includes the constructive idea of increasing the passage cross section. or conduction of the current of the polar plates towards the connection terminals.
De ce fait, l'invention tient compte du fait que l'inten- Therefore, the invention takes into account the fact that the inten-
sité du courant augmente en direction des bornes de rac- current increases in the direction of
cordement, par suite de l'intégration du courant Confor- as a result of the integration of the Confor-
mément à l'invention, les sections transversales de pas- In accordance with the invention, the cross-sections of
sage du courant sont adaptées à l'intensité croissante wise of the current are adapted to the increasing intensity
du courant Ceci peut être obtenu au moyen d 7 une modifi- This can be achieved by means of a modification
cation de la section transversale totale des plaques po- cation of the total cross-section of the
laires, mais il est préférable de ne modifier que la section transversale intérieure de passage du courant des plaques polaires Une considération importante, qui but it is preferable to modify only the inner cross-section of the passage of the current of the polar plates. An important consideration, which
est en rapport avec l'enseignement apporté par l'inven- is related to the teaching provided by the invention
tion et expliqué précédemmentct qu'il est possible de explained earlier and explained that it is possible to
prévoir, au lieu d'un accroissement des sections trans- instead of increasing the trans-
versales de passage du courant des plaques polaires, en direction des bornes de raccordement, une réduction de polar plate current flow in the direction of the connection terminals, a reduction of
la résistance électrique spécifique des plaques polaires. the specific electrical resistance of the polar plates.
Ceci pourrait être réalisé par exemple à l'aide de compo- This could be achieved for example by using
sitionl de mattrià-r variant continûment en direction des sitionl of mattrià-r varying continuously in the direction of
bornes de raccordement.connection terminals.
Selon un autre enseignement de l'invention qui présente une importance particulière en soi, les plaques polaires d'un accumulateur du type dont il est question According to another teaching of the invention which is of particular importance in itself, the polar plates of an accumulator of the type in question
possèdent un noyau constitue en un matériau très bon con- have a core made of a very good material
ducteur, notamment en cuivre, et éventuellement également 33 en argent ou analogue Le noyau formé d'un matériau très bon conducteur peut être recouvert ou scellé avec le matériau des plaques polaires et de préférence est realisé conductor, especially copper, and possibly also 33 silver or the like The core formed of a very good conductor material can be covered or sealed with the material of the polar plates and preferably is realized
sous la forme d'un grillage Cet enseignement de l'inven- in the form of a fence This teaching of the invention
tion est basé sur le fait que le rendement spécifique, rap- tion is based on the fact that the specific return,
3,5 porté au poids, non encore satisfaisant des accumulateurs connus est également d;) à la mauvaise conduot;ibilité des pou-c 3.5 to the weight, not yet satisfactory of the known accumulators is also d) the bad conduot;
matériaux utilises/les plaques polaires Ainsi, par exem- materials used / the polar plates Thus, for example
ple la conductivité spécifique du cuivre est egale au dé- the specific conductivity of copper is equal to
cuple de la conductivité spécifique du plomb Grâce à l'en- cup of the specific conductivity of lead Thanks to the
seignement apporté par l'invention, on réalise alors une combinaison des matériaux servant aux plaques polaires et provided by the invention, a combination of the materials used for the polar plates and
utilisés nécessairement pour des raisons de nature élec- necessarily used for reasons of
trochimique, avec des matériaux très bon conducteurs et qui sont avantageux du point de vue électrique Dans le trochemistry, with very good conductor materials and which are advantageous from an electrical point of view.
cas d'un accumulateur au plomb de type usuel, on peut ob- case of a conventional lead-acid accumulator, it is possible to obtain
t-nir de cette manière une économie de poids d'environ 1 L %, pour des caractéristiques et données électriques in this way save about 1 L% in weight, for electrical characteristics and data.
par ailleurs identiques.otherwise identical.
D'autres caractéristiques et avantages de la Other features and benefits of the
présente invention ressortiront dela description donnée present invention will emerge from the description given
ci-après, prise en référence au dessin annexé, qui repré- hereinafter, with reference to the appended drawing, which
sente un exemple de réalisation d'un accumulateur confor- an example of how to make an accumulator
me à l'invention.me to the invention.
L'accumulateur représenté sur la figure est un accumulateur au plomb et est constitué par un récipient ou bac 1,par unensemble 2 de plaques positives disposé The accumulator shown in the figure is a lead accumulator and is constituted by a container or tank 1, by a set 2 of positive plates arranged
dans le récipient 1 et formé de plusieurs plaques polai- in the container 1 and formed of several polish plates
res 3 montées en parallèle, par un ensemble 4 de plaques res 3 mounted in parallel, by a set of 4 plates
négatives disposé dans le récipient et constitué par plu- in the container and consisting of several
sieurs plaques polaires 5 montées en parallèle et par 5 pole plates 5 mounted in parallel and
deux bornes de raccordement 6,7 faisant saillie à l'exté- two connecting terminals 6,7 protruding out
rieur du récipient, de l'ensemble 2 de plaques positives container, positive plate assembly 2
et de l'ensemble 4 de plaques négatives Les plaques po- and the set of 4 negative plates The plates
laires 3,5 des deux ensembles de plaques 2,4 sont imbri- 3.5 of the two sets of plates 2.4 are imbricated
quées les unes dans les autres Le récipent 1 est par ailleurs rempli d'un électrolyte liquide 8, à savoir de Recipent 1 is also filled with a liquid electrolyte 8, namely
l'acide sulfurique aqueux Ceci est indiqué par un ensem- aqueous sulfuric acid This is indicated by a combination of
ble de points.points.
Sur la figure, on peut en outre reconnaitre In the figure, we can also recognize
des prismes support de fond 9 disposés sur le coté infé- bottom support prisms 9 arranged on the lower side
rieur du récipient 1 et un couvercle 10 servant au remplis- container 1 and a cover 10 serving to fill
sage, prévu sur le côté supérieur du récipient 1 Pour la fixation des plaques polaires 3,5 dans le récipient 1 il est en outre également prévu, dans la partie supérieure wise, provided on the upper side of the container 1 For fixing the polar plates 3.5 in the container 1 it is also also provided in the upper part
du récipient 1, des prissies de support 11. of the container 1, the support jacks 11.
Sur la figure, on peut voir que les bornes de t 540293 raccordement 6, 7 sont disposées sur la face inférieure du récipient 1 On ne peut pas voir sur ladite figure que les plaques polaires 3,5 possèdent une section transversale de passage du courant qui augmente à partir du côté, situé à l'opposé des bornes de raccordement 6,7, en direction de ces bornes A cet effet, les plaques polaires 3,5 possèdent un noyau constitué en un matériau très bon conducteur, à savoir du cuivre Le noyau constitué par le matériau très In the figure, it can be seen that the connection terminals 6, 7 are arranged on the underside of the container 1. It can not be seen in said figure that the pole plates 3, 5 have a cross-section of current flow which from the side opposite the connection terminals 6, 7 towards these terminals, the pole plates 3, 5 have a core made of a very good conducting material, namely copper. core made up of the very material
bon conducteur est scellé avec le matériau des plaques po- good conductor is sealed with the material of the plates
laires 3,5, a savoir du plomb, dans l'exemple de réalisation représenté. 3.5, namely lead, in the exemplary embodiment shown.
Grâce aux caractéristiques de construction expli- Thanks to the construction features
quées précédemment, l'accumulateur représenté sur la figure possède un rendement spécifique rapporté au poids, qui est amélioré d'environ 20 % par rapport aux accumulateurs d'un previously, the accumulator shown in the figure has a specific efficiency based on the weight, which is improved by about 20% compared to the accumulators of a
type par ailleurs identique,connus jusqu'alors. otherwise identical type, known until then.
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