FR2593643A1 - Method of charging a lead-acid sealed storage battery - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de charge d'une batterie d'accumulateurs étanche au plomb-acide comprenant l'étape consistant à faire traverser la batterie par un curant de sens inverse à celui du courant de charge. The present invention relates to a method for charging a sealed lead-acid storage battery comprising the step of passing the battery through a current opposite to that of the charging current.
Lorsqu'une batterie d'accumulateurs étanche au plomb-acide n'est pas excessivement déchargée, on peut la charger de la façon classique, mais lorsque la décharge est excessive, et que la batterie est laissée dans cet état, seul un courant de charge de faible intensité la traverse pendant un certain laps de temps au commencement de la charge. Par conséquent, la caractéristique de récupération de la charge de la batterie est très mauvaise. On pense que cela est dû à la présence d'une pellicule de haute résistance qui se forme sur une interface entre la grille de la plaque positive et la ma tière active lorsque la batterie est excessivement déchargée et laissée dans cet état. When a sealed lead-acid storage battery is not excessively discharged, it can be charged in the conventional manner, but when the discharge is excessive, and the battery is left in this state, only a charging current of low intensity passes through it for a certain period of time at the start of the charge. Therefore, the recovery characteristic of the battery charge is very poor. This is believed to be due to the presence of a high strength film which forms on an interface between the grid of the positive plate and the active material when the battery is excessively discharged and left in this state.
On utilise depuis quelque temps des batteries étanches au plomb-acide comme source d'énergie dans des appareils tels que les aspirateurs maniables, les enregistreurs à bande vidéo, les magnétophones à disque compact, etc. Il existe ainsi une demande de plus en plus grande pour des batteries étanches au plomb-acide comme sources d'alimentation pour instruments électriques et domestiques. Dans cette utilisation dans des applications domestiques, il est fréquent que la batterie soit excessivement déchargée et maintenue dans cet état pendant une longue durée. Par conséquent, on ne peut recharger la batterie étanche en suivant un procédé classique. Sealed lead-acid batteries have been used for some time as an energy source in devices such as handy vacuum cleaners, video tape recorders, compact disc tape recorders, etc. There is thus an increasing demand for sealed lead-acid batteries as power sources for electrical and household instruments. In this use in domestic applications, it is frequent that the battery is excessively discharged and maintained in this state for a long time. Consequently, the waterproof battery cannot be recharged by following a conventional method.
En conséquence, la présente invention a pour objet principal un procédé permettant de charger effectivement une batterie étanche au plomb-acide qui est excessivement déchargée et maintenue dans cet état pendant une longue durée. Consequently, the main object of the present invention is a method for effectively charging a sealed lead-acid battery which is excessively discharged and kept in this state for a long time.
Selon la présente invention, on prévoit un procédé de charge d'une batterie étanche au plomb-acide, comprenant les étapes consistant à
- faire traverser la batterie par un courant de sens inverse à celui du courant de charge;
- puis faire circuler le courant de charge dans la batterie.According to the present invention, a method of charging a sealed lead-acid battery is provided, comprising the steps consisting in:
- run the battery through a current in the opposite direction to that of the charging current;
- then circulate the charging current in the battery.
La charge peut s'effectuer en adoptant les procédés classiques de charge à tension constante, à courant constant ou à tension quasi-constante. Charging can be carried out by adopting the conventional charging methods at constant voltage, constant current or almost constant voltage.
La pellicule de haute résistance se formant sur l'in- terface entre la grille de la plaque positive et la matière active lors de la décharge excessive de la batterie et maintien à cet état pendant une longue durée, présente la caractéristique d'une diode et la pellicule, la grille et le plomb n'ont aucun contact ohmique les uns avec les autres. Lorsqu'on mesure à l'état sec la caractéristique courant-tension des plaques après décharge excessive de la batterie et maintien à cet état, le courant traverse difficilement les plaques dans le sens de la charge, c'est-à-dire dans le sens allant du plomb de la grille vers la pellicule à haute résistance et il les traverse facilement dans le sens de la décharge, c'est-à-dire entre la pellicule à haute résistance et le plomb de la grille, comme cela est représenté en figure 3. The high resistance film formed on the interface between the grid of the positive plate and the active material during excessive discharge of the battery and maintained in this state for a long time, has the characteristic of a diode and the film, the grid and the lead have no ohmic contact with each other. When the current-voltage characteristic of the plates is measured in the dry state after excessive discharge of the battery and maintenance in this state, the current hardly crosses the plates in the direction of the charge, that is to say in the direction going from the lead of the grid towards the high resistance film and it crosses them easily in the direction of discharge, that is to say between the high resistance film and the lead of the grid, as shown in figure 3.
On a par conséquent constaté que, le courant traversant la batterie étanche dans le sens de la décharge, sens dans lequel il circule facilement, la forme de la pellicule à haute résistance change par suite de la réaction électrochimique, de sorte que le redressement est perdu entre la grille et la matière active. La figure 4 représente la caractéristique courant-tension des plaques à l'état sec après passage du courant dans les plaques dans le sens de la décharge. Ain si, on remarquera en figure 4 que le redressement de la pellicule à haute résistance est perdu ou éliminé par la circulation du courant dans le sens de la décharge, lequel est l'inverse du sens de charge; puis, la charge s'effectuant normalement, le courant de charge circule rapidement de sorte que la caractéristique de récupération de la charge est remarquablement améliorée. It has therefore been found that, the current flowing through the sealed battery in the direction of discharge, in which direction it flows easily, the shape of the high resistance film changes as a result of the electrochemical reaction, so that the rectification is lost between the grid and the active ingredient. FIG. 4 represents the current-voltage characteristic of the plates in the dry state after the current has passed through the plates in the direction of discharge. Thus, it will be noted in FIG. 4 that the straightening of the high-resistance film is lost or eliminated by the circulation of the current in the direction of the discharge, which is the reverse of the direction of charge; then, the charging being carried out normally, the charging current flows rapidly so that the charge recovery characteristic is remarkably improved.
La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins cijoints dans lesquels
La figure 1 représente la courbe du courant de charge en fonction du temps de charge lorsqu'on procède à la charge, selon un mode de réalisation de la présente invention, d'une batterie étanche au plomb-acide qui a subi une décharge excessive et a été maintenue dans cet état pendant une longue durée;
La figure 2 représente la caractéristique du courant de charge en fonction du temps de charge lorsqu'on effectue une charge avec une tension constante de 2,45 V selon le procédé classique de charge d'une batterie étanche au plombacide ayant subi une décharge excessive et ayant été maintenue dans cet état pendant une longue durée;;
La figure 3 représente la caractéristique couranttension de plaques sèches après qu'elles ont été soumises à une décharge excessive et maintenues dans cet état pendant une longue durée;
La figure 4 représente la caractéristique couranttension de plaques sèches après application aux plaques à l'état humide d'une tension de - 2,45 V, le courant ayant circulé pendant une minute après que les plaques aient été soumises à une décharge excessive et maintenues dans cet état pendant une longue durée; et
La figure 5 représente les résultats d'une comparaison des taux de récupération de la capacité lors de l'utilisation du procédé de la présente invention et du procédé classique, respectivement.The present invention will be understood from the following description given in conjunction with the accompanying drawings in which
FIG. 1 represents the curve of the charging current as a function of the charging time when charging is carried out, according to an embodiment of the present invention, of a sealed lead-acid battery which has undergone an excessive discharge and has been kept in this state for a long time;
FIG. 2 shows the characteristic of the charging current as a function of the charging time when charging is carried out with a constant voltage of 2.45 V according to the conventional method of charging a sealed lead-acid battery which has been subjected to excessive discharge and having been kept in this state for a long time;
FIG. 3 shows the characteristic current tension of dry plates after they have been subjected to an excessive discharge and maintained in this state for a long time;
Figure 4 shows the current characteristic voltage of dry plates after application to the plates in the wet state of a voltage of - 2.45 V, the current having circulated for one minute after the plates have been subjected to an excessive discharge and maintained in this state for a long time; and
FIG. 5 shows the results of a comparison of the recovery rates of the capacity when using the method of the present invention and the conventional method, respectively.
On décrira maintenant un mode de réalisation de la présente invention. On fabrique une batterie étanche au plombacide de 1,2 Ah - 2 V en utilisant deux plaques positives de 28 mm de haut, de 27 mm de large et de 3,4 mm d'épaisseur, trois plaques négatives de 28 mm de haut, de 27 mm de large et de 2,4 mm d'épaisseur, et des séparateurs sous forme d'un voile de maintien en fibres de verre non tissées de 1,3 mm d'épaisseur. La batterie est remplie d'un électrolyte constitué de 12 ml d'acide sulfurique ayant une masse spécifique de 1,30. On charge et décharge de façon répétée et cela plusieurs fois, la batterie d'accumulateurs et après obtention d'une capacité stable, on la décharge à un courant de 300 mA sans effectuer une décharge excessive. An embodiment of the present invention will now be described. We make a sealed lead-acid battery of 1.2 Ah - 2 V using two positive plates 28 mm high, 27 mm wide and 3.4 mm thick, three negative plates 28 mm high, 27 mm wide and 2.4 mm thick, and separators in the form of a non-woven glass fiber retaining veil 1.3 mm thick. The battery is filled with an electrolyte made up of 12 ml of sulfuric acid having a specific mass of 1.30. The storage battery is repeatedly charged and discharged several times, and after obtaining a stable capacity, it is discharged at a current of 300 mA without carrying out an excessive discharge.
Ensuite, après charge de la batterie avec une tension constante de 2,45 V pendant une durée de 5 heures, on la décharge en continu sur une résistance constante de 5 ohms pendant 36 heures. On maintient pendant 80 jours à une température de 200C la batterie ayant subi cette décharge excessive. La figure 2 représente la variation du courant en fonction du temps lorsqu'on charge la batterie de la maniè- re classique sous une tension constante de 2,45 volts. Then, after charging the battery with a constant voltage of 2.45 V for a period of 5 hours, it is discharged continuously on a constant resistance of 5 ohms for 36 hours. The battery having undergone this excessive discharge is maintained for 80 days at a temperature of 200C. FIG. 2 represents the variation of the current as a function of time when the battery is charged in the conventional manner with a constant voltage of 2.45 volts.
La figure 1 montre la variation du courant en fonction du temps lorsque la batterie ayant subi une décharge excessive et ayant été maintenue à cet état pendant une longue durée est rechargée sous une tension constante de 2,45 volts par application à la batterie d'une tension de - 2,45 volts pendant une minute de façon que le courant circule dans le sens de décharge en conformité avec la présente invention. Comme on le remarque en figure 1, la batterie chargée à la tension constante de 2,45 volts, après avoir été traversée par le courant pendant une minute seulement dans le sens de décharge selon la présente invention, peut etre rechargée à un courant égal à 10 fois le courant de charge (figure 2) du procédé classique dans lequel aucun courant n'a circulé dans le sens de la décharge. FIG. 1 shows the variation of the current as a function of time when the battery having undergone an excessive discharge and having been maintained in this state for a long time is recharged at a constant voltage of 2.45 volts per application to the battery of a voltage of - 2.45 volts for one minute so that the current flows in the discharge direction in accordance with the present invention. As can be seen in FIG. 1, the battery charged at the constant voltage of 2.45 volts, after being traversed by the current for only one minute in the discharge direction according to the present invention, can be recharged with a current equal to 10 times the charge current (Figure 2) of the conventional method in which no current has flowed in the direction of discharge.
La figure 5 représente les taux de récupération en % de la capacité de batteries étanches qu'on a chargées à la tension constante de 2,45 volts pendant 5 heures de la manière classique et à une tension constante de 2,45 volts pendant 5 heures après qu'on ait appliqué la tension de - 2,45 volts de façon à faire traverser la batterie pendant 1 minute par un courant circulant dans le sens inverse, ou sens de décharge, selon le procédé de la présente invention, respectivement. Comme le montre la figure 5, le procédé de charge de la batterie selon la présente invention (PI) permet d'améliorer le taux de récupération de la capacité beaucoup mieux que le procédé de charge de l'art antérieur (AA). FIG. 5 represents the recovery rates in% of the capacity of sealed batteries which have been charged at the constant voltage of 2.45 volts for 5 hours in the conventional manner and at a constant voltage of 2.45 volts for 5 hours after applying the voltage of - 2.45 volts so as to pass through the battery for 1 minute by a current flowing in the opposite direction, or direction of discharge, according to the method of the present invention, respectively. As shown in FIG. 5, the method of charging the battery according to the present invention (PI) makes it possible to improve the recovery rate of the capacity much better than the charging method of the prior art (AA).
On ne connaît pas très clairement les raisons du redressement se produisant au droit de la pellicule à haute résistance se formant sur l'interface entre la plaque positive et la matière active et la raison de son élimination par circulation du courant dans le sens inverse du courant de charge. On suppose que la pellicule à haute résistance change de forme par suite de la réaction électrochimique dans l'acide sulfurique, ce qui ne se produit jamais à l'état sec, en l'absence d'acide sulfurique.Lors de mesure de la résistance interne de la batterie d'accumulateurs, on a constaté que celle-ci est d'environ 500 ohms aussitôt après que la batterie ait subi une décharge excessive et ait été maintenue dans cet état pendant une longue durée, mais elle est approximativement de 2 ohms après application de la tension de -2,45 V de façon à faire traverser la batterie par un courant pendant une minute dans le sens de la décharge. The reasons for the recovery occurring at the level of the high-resistance film forming on the interface between the positive plate and the active material and the reason for its elimination by circulation of the current in the opposite direction of the current are not very clearly known. dump. It is assumed that the high-strength film changes shape as a result of the electrochemical reaction in sulfuric acid, which never occurs in the dry state, in the absence of sulfuric acid. internal storage battery, it has been found to be around 500 ohms immediately after the battery has been excessively discharged and has been kept in this state for a long time, but is approximately 2 ohms after application of the voltage of -2.45 V so as to make the battery pass through a current for one minute in the direction of discharge.
On constate donc qu'il y a changement de forme de la pellicule à haute résistance.It is therefore found that there is a change in shape of the high-strength film.
Bien que dans le présent mode de réalisation la charge soit faite sous tension constante, elle peut être effectuée sous tension quasi constante ou avec un courant constant. On notera que de telles charges permettent d'obtenir l'effet de la présente invention. Although in the present embodiment the charge is made under constant voltage, it can be carried out under almost constant voltage or with a constant current. It will be noted that such charges make it possible to obtain the effect of the present invention.
En conclusion, le procédé de la présente invention présente un taux notamment plus élevé de récupération de la ca pacité d'une batterie étanche au plomb-acide ayant subi une décharge excessive et ayant été maintenue dans cet état de décharge pendant une longue durée, ce qui permet de l'employer d'une façon plus effective dans les instruments ménagers électriques. In conclusion, the method of the present invention has a notably higher rate of recovery of the capacity of a sealed lead-acid battery which has undergone an excessive discharge and which has been maintained in this state of discharge for a long period, this which allows it to be used more effectively in household electrical instruments.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. The present invention is not limited to the exemplary embodiments which have just been described, it is on the contrary liable to modifications and variants which will appear to those skilled in the art.
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