FR2706082A1 - Procédé d'assemblage d'une batterie bipolaire plomb-acide et batterie bipolaire résultante. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé d'assemblage d'une batterie bipolaire plomb-acide. Selon l'invention, on assemble les composants électrochimiques nécessaires pour obtenir la tension et la capacité nécessaires, on maintient les composants électrochimiques sous la compression souhaitée puis on scelle ces composants électrochimiques en une unité en utilisant divers composants d'assemblage; la batterie bipolaire résultante comporte un bac de remplissage/évent de l'électrolyte (14) qui scelle le sommet de l'unité de composants électrochimiques (10) et un bac à vide (18) qui scelle la surface inférieure. L'invention s'applique notamment aux batteries pour véhicules de tout type.

Description

1 2706082

La présente invention se rapporte à des batteries plomb-acide et, plus particulièrement, à une méthode d'assemblage d'une batterie plomb-acide bipolaire ainsi qu'à

la batterie résultante.

Les batteries plomb-acide et éléments d'accumulateur sont connus depuis assez longtemps et on les a commercialement employés dans une relativement grande variété d'applications. De telles applications vont du démarrage, de l'éclairage et de l'allumage des automobiles, camions et autres véhicules (que l'on appelle souvent "batteries SLI") jusqu'aux applications de chariots pour la marine et le golf ainsi que diverses applications de sources de puissance stationnaire et motrice (que l'on appelle quelquefois

applications de "batteries industrielles").

Le système électrochimique plomb-acide a offert une source fiable d'énergie qui peut être fabriquée en production

automatisée tout en donnant une qualité acceptable.

Cependant, un inconvénient grave des batteries plomb-acide aussi bien inondées que scellées, à électrolyte absorbé, est la relativement faible énergie et la faible densité de puissance (i.e. kilowatts/poids unitaire et wattheures/poids unitaire respectivement) qui sont offertes par de tels systèmes. Il est depuis longtemps souhaitable de trouver une source d'énergie ayant la fiabilité d'un système de batterie plomb-acide inondée ou scellée tout en permettant en même temps d'obtenir des densités bien plus grandes d'énergie et

de puissance.

Pour cette raison, des efforts considérables sur ces 20 dernières années ont porté sur l'utilisation de systèmes plomb-acide et autres systèmes électrochimiques sous forme bipolaire. Sous une telle forme, par définition, les plaques positive et négative partagent d'une certaine façon la même

grille conductrice ou substrat.

Le brevet US No. 3 728 158 à Poe et autres révèle un type d'une batterie bipolaire. Poe et autres indiquent ainsi que l'évent des éléments d'accumulateur à électrodes bipolaires verticalement empilés posent des problèmes qui ne

2 2706082

sont pas rencontrés dans l'évent d'éléments alignés en série,

comme dans des batteries SLI plomb-acide conventionnelles.

Dans les batteries plomb-acide conventionnelles, les gaz produits dans l'élément montent vers un espace au-dessus des plaques et de là, ils sont directement éventés vers l'extérieur par le sommet de chaque élément. L'entraînement de l'électrolyte dans les gaz est minime. Dans des batteries à électrodes bipolaires verticalement empilées, il est indiqué que les gaz ne peuvent simplement être directement éventés à travers le sommet de chaque élément. Poe et autres révèlent en conséquence une pile de batteries à électrodes bipolaires à silhouette basse o les divers éléments de la pile sont individuellement éventés par le côté de la batterie jusqu'à un collecteur d'évent d'une manière qui empêche une communication de l'électrolyte entre éléments. Des diviseurs entre éléments, qui empêchent une communication directe de l'électrolyte entre la plaque positive et la plaque négative dans tout demi-élément, ont une bordure ressemblant à un

encadrement qui comprend de préférence une matière plastique.

Les divers demi-éléments sont empilés avec les cadres contigus scellés de manière appropriée les uns aux autres par

la chaleur, des solvants ou des adhésifs.

Le US 4 125 680 à Shropshire et autres décrit une variété de structures d'électrodes qui comprend l'utilisation de plastique pour certaines parties des électrodes. Le US 2 496 709 à Gelardin décrit ainsi, comme l'indiquent Shropshire et autres, une électrode en duplex qui est formée d'une plaque en métal avec divers types de revêtements plastiques en carbone par dessus, avec autour un cadre en plastique qui y est moulé par injection. Des piles de ces électrodes composites en duplex sont bloquées ensemble en engagement mutuel. Le brevet US 3 910 731 à Warszawski et autres, ainsi que les brevets cités ici, sont indiqués pour décrire le moulage d'un cadre en plastique autour d'une électrode préformée. D'autres références de l'art antérieur comprennent le brevet US 2 416 576 à Franz et autres, le brevet US 2 966 538 à Bernot, le brevet US 3 775 189 à

3 2706082

Jaggard et le brevet US No. 3 941 615 à McDowall. Malgré les développements de l'art antérieur dans la conception et la fabrication des dispositifs électrochimiques, Shropshire et autres indiquent qu'il existe encore une nécessité de dispositifs électrochimiques faciles à fabriquer, de poids léger et à plusieurs éléments, ainsi que de techniques améliorées de fabrication. Ainsi, l'invention de Shropshire et autres décrit un certain nombre de structures d'électrodes en plastique-carbone bipolaires qui sont formées en moulant d'abord des feuilles minces conductrices en plastique-carbone à partir de mélanges chauffés de carbone et de plastique spécifiés puis en établissant des cadres de matière plastique diélectrique autour des feuilles et en scellant les cadres aux feuilles afin de rendre les structures résultantes imperméables aux liquides. Divers modes de réalisation sont illustrés. Les figures 5 et 6 illustrent un mode de réalisation d'une pile de cadres avant et après leur jonction. Chacun des cadres, à l'exception du cadre extrême, contient une protubérance. La figure 5 montre la pile avant

que ses éléments ne soient thermoscellés les uns aux autres.

Lors du thermoscellement, sous la pression appliquée aux extrémités de la pile, les protubérances s'aplatissent sur la largeur des surfaces des cadres et le dispositif électrochimique scellé résultant peut retenir le liquide

comme le montre la figure 6.

Le brevet US No. 4 964 878 à Morris révèle une méthode de production d'une batterie plomb-acide recombinante, qui consiste à assembler des piles de plaques de manière qu'une plaque positive en une position particulière d'une pile soit connectée à une plaque négative dans la même position relative dans une pile adjacente par un substrat commun des plaques positive et négative. Des séparateurs en fibres de verre microfines et très poreux sont placés entre les plaques positive et négative et des forces de compression sont appliquées à la pile des plaques en fixant un couvercle de

batterie sur un conteneur.

4 2706082

Dans la description des batteries plomb-acide

bipolaires, le brevet US No. 5 068 160 à Clough et autres identifie divers problèmes. Un problème auquel s'adresse le brevet de Clough et autres est l'addition de l'électrolyte à la batterie assemblée. L'épaisseur des éléments d'accumulateur bipolaires est souvent considérablement plus petite que l'épaisseur des éléments monopolaires conventionnels et une telle épaisseur réduite rend le remplissage de chacun des éléments bipolaires, qui doivent être isolés contre l'écoulement du fluide d'un élément à un élément adjacent, d'une quantité contrôlée de l'électrolyte, assez difficile, en particulier à des allures de remplissage utilisées pour satisfaire aux barèmes de production commerciale et/ou en utilisant un équipement du commerce. Un deuxième problème réside dans le fait que selon Clough et autres, il est nécessaire d'empêcher les composants liquides et/ou gazeux d'un élément bipolaire d'interférer avec le fonctionnement d'un autre élément bipolaire. Il faut noter qu'une telle interférence d'un élément à l'autre peut avoir pour résultat une réduction de l'efficacité totale de la batterie bipolaire ou même une panne de la batterie. Un autre problème avec les batteries bipolaires, comme l'indiquent Clough et autres, réside dans le fait de maintenir l'espace entre les électrodes positive et négative. Il faut noter que cet espace est particulièrement important dans des batteries

recombinantes à oxygène scellées et sans entretien.

Cependant, tandis que les dimensions des surfaces des plaques bipolaires associées aux électrodes positive et négative augmentent, il devient d'autant plus difficile de maintenir un bon espacement entre les électrodes. Le brevet No. 5 068 à Clough et autres révèle un assemblage de plaques, d'organes d'espacement et d'éléments d'encadrement qui sont de préférence faits en polymères thermoplastiques qui peuvent être collés ensemble. Comme le montre la figure 4, une batterie assemblée est illustrée, dans laquelle les plaques bipolaires sont collées à un élément d'encadrement. Comme le montre la figure 2, la plaque extrême comprend une série

2706082

d'ouvertures. Chacun des éléments d'encadrement comprend six trous dont chacun est isolé des autres trous adjacents de l'élément d'encadrement individualisé. Quand la batterie est

assemblée, ces trous sont alignés pour former six conduits.

Quand les ouvertures sont ouvertes, chacun de ces conduits est en communication de fluide avec une ouverture ouverte

différente et avec un seul élément d'accumulateur.

Cependant, malgré les avantages sensibles que l'on peut obtenir en utilisant des batteries et éléments bipolaires et les importants travaux et toute l'attention dirigée vers ce type de batterie sur ces vingt dernières années au moins, il semble que les batteries plomb-acide bipolaires soient restées une curiosité très prometteuse mais illusoire, restant largement sous la forme d'une curiosité de laboratoire. Ainsi, il existe encore la nécessité d'une batterie bipolaire bien conçue, permettant d'obtenir les meilleures densités d'énergie et de puissance que seule une batterie bipolaire peut donner, tout en traitant de façon satisfaisante les divers problèmes d'assemblage et de conception identifiés par l'art antérieur. Plus particulièrement, il existe une nécessité sensible d'une forme de batterie bipolaire formée de composants qui puissent être assemblés d'une façon fiable et automatisée, tout en obtenant une batterie fonctionnant bien d'une façon efficace

du point de vue prix.

La présente invention a en conséquence pour objectif principal de procurer une méthode d'assemblage d'une batterie bipolaire plomb-acide qui puisse subir une production automatisée à des taux commercialement acceptables de

production ainsi qu'à la batterie bipolaire résultante elle-

même. La présente invention a pour autre objet de procurer des composants modulaires pour batteries bipolaires qui

puissent subir des techniques automatisées de production.

La présente invention a pour autre objet de procurer une forme de batterie bipolaire qui puisse être assemblée de

6 2706082

façon à minimiser la manipulation des composants afin de

minimiser les pertes et analogues.

La présente invention a pour autre objet de procurer une forme de batterie plomb-acide bipolaire ainsi qu'une méthode pour assembler de telles batteries bipolaires, présentant la versatilité requise pour tenir compte des spécifications largement variables de tension et capacité

nécessaires pour des applications spécifiques.

La présente invention a pour autre objet de procurer une batterie bipolaire qui soit de conception fiable tout en offrant des joints hermétiques et suffisamment étanches aux fuites. La présente invention a pour autre objet de procurer une batterie au plomb-acide bipolaire ayant une forme unique de remplissage/évent de l'électrolyte permettant des allures

commercialement acceptables de remplissage de l'électrolyte.

La présente invention a pour autre objet plus spécifique de procurer une batterie bipolaire recombinante au plomb-acide d'une forme permettant une production commerciale

automatisée.

En général, la présente invention est basée sur l'utilisation de composants électrochimiques modulaires, configurés pour obtenir les tensions et capacités nécessaires, que l'on assemble d'une manière unique pour produire la batterie bipolaire. La configuration souhaitée des composants électrochimiques est alors scellée en une unité en utilisant des composants d'assemblage pour former les joints étanches à l'électrolyte et hermétiques nécessaires et ainsi remédier aux problèmes importants qui se posent lorsqu'un composant individuel est scellé à un composant adjacent, assemblant ainsi séquentiellement les composants électrochimiques nécessaires. La forme des composants assemblés permet une opération commercialement possible de remplissage de l'électrolyte pendant l'assemblage et un évent satisfaisant de la batterie résultante pendant son utilisation. Les composants électrochimiques et d'assemblage sont conçus pour permettre de produire des

7 2706082

batteries bipolaires d'une manière automatisée tout en offrant une batterie fiable du point de vue qualité et performance. On obtient une versatilité considérable du fait

de la configuration modulaire.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexes donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un mode de réalisation préféré d'une batterie bipolaire scellée plomb-acide selon la présente invention et montrant une configuration des composants électrochimiques ainsi que des divers composants d'assemblage; - la figure 2A est une vue en coupe partielle de certains des composants électrochimiques utilisés pour produire la batterie plomb-acide bipolaire de la présente invention et qui sont explosés pour mieux illustrer les composants respectifs; - la figure 2B est une vue en coupe transversale partielle, similaire à la figure 2A, à l'exception qu'elle illustre les divers composants comprimés avec des séparateurs placés entre les composants respectifs comme cela se produit pendant l'assemblage; - la figure 3A est une vue en coupe transversale partielle d'un autre mode de réalisation des composants électrochimiques que l'on peut utiliser et qui sont explosés pour illustrer les composants; - la figure 3B est une vue en coupe transversale partielle, similaire à la figure 3A, à l'exception qu'elle montre les divers composants comprimés avec des séparateurs placés entre eux; - la figure 4 est une vue en perspective du mode de réalisation partiellement assemblé de la figure 1 et montrant les panneaux latéraux à leur position assemblée;

8 2706082

- la figure 5 est une vue en perspective d'un autre stade de l'assemblage du mode de réalisation préféré de la figure 1 et illustrant les bacs de remplissage/évent et à vide en position assemblée; - la figure 6 est une vue en perspective similaire à la figure 5 et montrant les couvercles des bacs de remplissage/évent et à vide à l'état assemblé; - la figure 7 est une vue en perspective de la batterie bipolaire dans le mode de réalisation préféré de la figure 1 et montrant la batterie avant assemblage des couvercles de collecteur; - la figure 8 est une vue schématique montrant l'agencement pour une batterie bipolaire tout en série selon la présente invention; - la figure 9 est une vue schématique, similaire à la figure 8, à l'exception qu'elle montre les connexions électriques appropriées pour une configuration bipolaire série/parallèle; - la figure 10 est une vue en élévation avant d'un bac de remplissage/évent et illustrant les trous de remplissage de l'électrolyte pour une batterie bipolaire double 12 volts ou 24 volts; - la figure 11 est une vue similaire à la figure 10, à l'exception qu'elle montre les trous de remplissage/évent de l'électrolyte dans un agencement pour une batterie de 48 volts; - la figure 12 est une vue similaire à la figure 11, à l'exception qu'elle montre un autre mode de réalisation du bac de remplissage/évent pour une batterie bipolaire de 48 volts selon la présente invention; et - la figure 13 est une vue en coupe transversale similaire à la figure 2A et qui illustre un autre mode de réalisation pour les cadres extrêmes ainsi qu'un organe

stabilisant supplémentaire.

La figure 1 montre divers composants d'un mode de réalisation préféré d'une batterie plomb-acide bipolaire scellée selon la présente invention. La batterie bipolaire

9 2706082

comprend ainsi des composants électrochimiques ou modulaires qui sont montrés généralement en 10, qui sont dimensionnés et configurés pour donner la tension et la capacité souhaitées à la batterie. Les composants de l'assemblage comprennent des panneaux latéraux 12, un bac 14 de remplissage/évent, un couvercle 16 du bac de remplissage/évent, un bac à vide 18, un couvercle 20 du bac à vide, des vannes d'évent 22, un couvercle de collecteur actif 24 et un couvercle de collecteur vierge 26. L'unité des composants électrochimiques souhaités est alors assemblée en utilisant les composants pour obtenir la batterie bipolaire de cette invention, comme

on le décrira ci-après en plus de détail.

Des bornes positives 28 et une borne négative 30 peuvent être électriquement connectées en utilisant des cavaliers et barres omnibus électriques installés, comme cela est nécessaire, pour obtenir les connexions électriques souhaitées. Il sera généralement préférable de maintenir en suspens l'installation de telles connexions jusqu'après le remplissage, la formation et l'installation des vannes, d'évent et des collecteurs. Les types particuliers de connecteurs électriques utilisés peuvent être pris parmi de

nombreux types qui sont connus.

Dans l'assemblage de la batterie bipolaire de cette invention, les composants modulaires électrochimiques requis, configurés pour donner les caractéristiques souhaitées de tension et de capacité, sont d'abord assemblés. Dans l'exemple de modes de réalisation, comme le montrent les figures 2A et B, les composants électrochimiques modulaires comprennent des cadres extrêmes 32, des cadres actifs 34 et un cadre central 36. Le mode de réalisation montré aux figures 2A et 2B illustrent deux batteries de 4 volts en parallèle. Cela est obtenu en utilisant la conception bipolaire unique décrite dans la demande de Rao et autres en

cours, identifiée ici.

Plus particulièrement, les cadres extrêmes 32 comprennent un cadre périphérique thermoplastique 38 ayant un organe conducteur 40 qui y est noyé. Tout organe conducteur

2706082

approprié à une batterie bipolaire peut être utilisé. Come exemple de mode de réalisation, l'organe conducteur 40 peut se composer d'une feuille de plomb ou de cuivre plaqué d'alliage de plomb ou d'alliage de cuivre. On dispose de matériaux de ce type. La feuille de cuivre donne la rigidité, la capacité de faible résistance et de transport du courant et une telle feuille de cuivre peut de façon souhaitable servir de borne de la batterie. La feuille d'alliage de plomb sert à donner sa résistance à la corrosion par rapport à

l'électrolyte d'acide sulfurique employé.

Les cadres extrêmes 32 sont unipolaires, et les deux cadres extrêmes peuvent être empâtés pour être soit positifs ou négatifs comme on le souhaite. Dans le mode de réalisation illustré aux figures 2A et B, les deux cadres extrêmes 32 ont une couche de pâte positive qui adhère à l'organe conducteur 40. Le cadre central 36 peut être similaire aux cadres extrêmes 32. Ainsi, le cadre central 36 peut être moulé en une matière thermoplastique et il peut employer un organe conducteur 42 comme, par exemple, une feuille de cuivre plaqué d'alliage de plomb. Les faces plaquées d'alliage de plomb du cadre central 36 sont enduites d'une pâte conventionnelle pour batterie plomb-acide. Selon la forme unique de la batterie bipolaire décrite dans la demande en cours de Rao et autres, les deux faces du cadre central 36 sont empâtées pour être soit positives ou négatives. Le fait que le cadre central soit empâté pour être positif ou négatif dépendra de l'agencement souhaité des bornes. Quand le cadre central 36 est empâté pour être une plaque bi- négative centrale afin de former une borne centrale négative (comme le montrent les figures 1-3B), les cadres extrêmes 32 sont empâtés pour être des plaques positives et inversement, lorsque l'on utilise une plaque centrale bi-positive. Ainsi, dans le mode de réalisation illustré aux figures 2A et B, le cadre central 36 est empâté d'une couche 44 d'une pâte active négative sur chaque face. Les cadres extrêmes 32 forment

11 2706082

ainsi les bornes positives 28. Le cadre central 36 forme la

borne négative 30.

Les cadres actifs bipolaires 34 peuvent être moulés en une matière thermoplastique en y noyant un organe conducteur 46. Comme exemple d'un organe conducteur approprié, on peut utiliser une feuille d'alliage de plomb, aussi mince qu'une pellicule. Les deux faces de la feuille d'alliage de plomb

sont enduites d'une pâte conventionnelle pour batterie plomb-

acide, une face étant enduite d'une couche de pâte négative

48, l'autre d'une couche de pâte positive 50.

Toute la feuille de l'organe conducteur 46 des cadres actifs 34 remplit le même but qu'un connecteur entre éléments

d'accumulateur dans une batterie plomb-acide conventionnelle.

Le rapport élevé de l'aire de connexion entre éléments d'accumulateurs à l'aire empâtée et le très court trajet de courant entre éléments d'accumulateur donnent à la forme de la batterie bipolaire des avantages énormes de performance en comparaison avec les conceptions conventionnelles de batterie plomb-acide. Pour former une batterie bipolaire recombinante ou réglée par une vanne, on utilise des séparateurs en verre très absorbant qui sont faits en fibres microfines. De tels séparateurs en fibres de verre sont connus et on peut les utiliser comme on peut utiliser des séparateurs absorbants faits uniquement de fibres microfines synthétiques ou faits

d'une association de fibres synthétiques et de verre.

L'épaisseur doit être telle que cela donne à la batterie une absorptivité adéquate de façon que suffisamment d'électrolyte

soit retenu pour donner la capacité souhaitée.

Comme on le sait, pour donner la compression et l'espacement souhaités, il est nécessaire de comprimer le

séparateur d'environ 15 à 30% de son épaisseur non comprimée.

A cette fin, les portions extrêmes 52, 54 et 56 d'un cadre extrême, actif et central 32, 34 et 36, respectivement, sont configurées pour permettre la compression souhaitée quand on les comprime comme cela est montré à la figure 2B. Les séparateurs 58 sont ainsi comprimés entre des organes

12 2706082

respectifs d'encadrement. De façon appropriée, chacun des organes respectifs d'encadrement 32, 34 et 36 comprend des

épaulements 60 pour maintenir les séparateurs 58 en position.

Lorsque l'on forme des batteries recombinantes, on a généralement trouvé qu'il était souhaitable d'avoir plus de pâte négative présente que de pâte active positive. En conséquence, selon un aspect de la présente invention, les cadres extrêmes 32 et les cadres actifs 34 ont des retenues de localisation de pâte qui simplifient l'opération d'empâtage en garantissant que la quantité relative respective de pâte sera prévue. Ainsi, l'organe conducteur 36 dans les cadres extrêmes 32 comprend une ondulation 62 qui sert de retenue contenant et localisant pour contrôler l'emplacement de la couche active positive 64. De même, l'ondulation 66 dans l'organe conducteur 46 des cadres actifs 34 sert à permettre la localisation relative souhaitée pour la couche de pâte positive 50 et la couche de pâte négative

48 adhérent aux cadres actifs 34.

L'empilement approprié des composants électrochimiques peut être vu des figures 2A et B. Chaque cadre actif bipolaire 34 est placé de manière que la couche de pâte négative 48 soit face à la couche de pâte positive 64 du cadre extrême 32. De façon correspondante, la couche de pâte positive 50 de chaque cadre actif bipolaire 34 est face à la couche de pâte négative 44 du cadre central 36. Lorsque l'on souhaite une tension et une capacité additionnelles, des cadres actifs additionnels 34 sont employés, placés dans la

pile de cadres comme décrit ici.

Il est souhaitable, comme on le sait dans la technologie des batteries plomb-acide, de tester les fuites ou la pression par introduction d'air ou analogue dans la batterie. En conséquence, selon un aspect d'un mode de réalisation préféré de la présente invention, les composants électrochimiques peuvent être configurés afin de permettre de tels tests avant assemblage final. A cette fin, des moyens d'étanchéité peuvent être incorporés qui permettront à la pile des composants électrochimiques, sous compression comme

13 2706082

cela est nécessaire pour l'assemblage final, d'être soumise aux tests souhaité, c'est-à-dire celui ne nécessitant que le remplacement d'un composant déterminé comme étant défectueux plutôt que le rejet de la batterie elle-même, comme cela se produirait si de tels tests étaient entrepris après

assemblage final.

Les figures 3A et 3B illustrent ainsi un mode de réalisation d'un moyen approprié d'étanchéité pour effectuer ces tests avant l'assemblage final. Comme on peut le voir, des faces adjacentes des cadres respectifs extrême, actif et central 32, 34 et 36, respectivement, comprennent un berceau 68, dimensionné de façon appropriée pour recevoir un joint torique 70. Quand la pile ainsi configurée est placée sous compression comme sur la figure 3B, on peut entreprendre les tests nécessaires. S'il y a des fuites, après avoir relâché la compression, le composant défectueux peut être identifié

et enlevé.

Il est préférable d'utiliser la configuration et la forme des composants électrochimiques décrits dans la demande en cours de Rao et autres. L'utilisation du cadre centrale bi-positif ou bi-négatif permet ainsi d'obtenir une augmentation efficace de capacité sans devoir augmenter la grandeur des plaques ou connecter électriquement deux

batteries séparées ou plus.

Cependant, les batteries bipolaires de la présente invention peuvent être assemblées à partir d'autres composants électrochimiques modulaires et en utilisant une configuration bipolaire conventionnelle (i.e., toutes les plaques étant bipolaires à l'exception des plaques extrêmes, l'une étant une plaque unipolaire positive et l'autre étant

unipolaire négative).

Un problème majeur dans l'assemblage d'une batterie bipolaire en utilisant des composants électrochimiques du type à cadre en plastique modulaire est la façon dont de tels composants sont assemblés et scellés. Les efforts antérieurs ont impliqué une grande variété de techniques o un cadre est scellé à un cadre adjacent puis un autre cadre est scellé au

14 2706082

cadre précédemment scellé pour ainsi construire la pile de composants électrochimiques souhaités, un composant à la fois. Cependant, de telles méthodes d'assemblage peuvent poser des problèmes importants comprenant, entre autres, une dégradation thermique et/ou mécanique du séparateur, une adhérence dégradée du matériau actif au substrat de métal conducteur des cadres et une dégradation mécanique ou autre des plaques bipolaires elles-mêmes. Dans de telles méthodes, il faut placer la pile des composants sous compression d'une manière répétée, et cela améliore en conséquence la potentialité d'une perte du contrôle approprié de compression. En conséquence, selon un aspect important de la présente invention, la pile des composants électrochimiques est soumise à un plusample assemblage en une unité; et les joints hermétiques et étanches à l'électrolyte nécessaires sont obtenus en scellant l'unité elle-même (i.e., la pile dans son ensemble est scellée), ce qui évite les problèmes potentiels sensibles résultant du scellement d'un cadre à un autre puis d'un autre cadre aux cadres précédemment scellés jusqu'à ce que l'on ait assemblé la pile souhaitée des

composants électrochimiques.

Selon le mode de réalisation préféré, et tel qu'il est illustré aux dessins, les joints nécessaires sont obtenus en scellant les quatre surfaces externes ouvertes de la pile de composants électrochimiques (les deux cadres extrêmes, bien entendu, permettant d'éviter la nécessité de sceller ces deux surfaces). En effectant le scellement de cette manière, cela contribue à l'aptitude d'assembler les batteries bipolaires de l'invention en traitement automatisé tout en offrant la fiabilité nécessaire pour une production commerciale. Par ailleurs, cela offre l'aptitude à améliorer la résistance relative de la batterie (c'est-à-dire la résistance maintenant les composants ensemble pour empêcher la fuite, la perte de performance et analogues, du fait d'une dilatation due au développement des gaz dans la batterie) tout en

2706082

offrant effectivement une certaine redondance dans

l'étanchéification souhaitée.

Les quatre surfaces extérieures ouvertes peuvent être scellées dans toute séquence souhaitée. Il sera ainsi approprié de maintenir la pile à la compression souhaitée sur les surfaces extrêmes fermées puis de sceller les quatre

surfaces ouvertes.

Dans le mode de réalisation illustré que l'on peut voir à la figure 4, les panneaux latéraux 12 sont d'abord attachés aux surfaces latérales 72 de la pile de composants électrochimiques que l'on peut voir généralement en 10. L'un des panneaux latéraux 12 est de façon souhaitable pourvu d'ouvertures 74 dimensionnées de manière que les bornes

positives 28 et la borne négative 30 puissent les traverser.

L'accès à chaque élément d'accumulateur est obtenu par des trous 76 de remplissage/évent de l'électrolyte. Les trous de remplissage/évent 76 peuvent être moulés ou percés dans les

cadres respectifs.

Les surfaces supérieure et inférieure de la pile de cadres sont alors scellées comme le montre la figure 5. La compression souhaitée doit également être maintenue alors que l'opération de scellement est effectuée. A cette fin, comme le montre la figure 5, un bac 14 de remplissage/évent de l'électrolyte est soudé au sommet de la pile de cadres. Le bac 14 de remplissage/évent est divisé en une série de compartiments par des séparations 78, un compartiment étant en communication de gaz et d'électrolyte avec un élément d'accumulateur via une ouverture avant 80 dans le panneau avant 82 du bac 14 de remplissage/évent et une ouverture de base 84 dans la base 86 du bac 14 de remplissage/évent, les ouvertures de base 84 s'alignant avec les trous de

remplissage/évent 76 dans la pile de cadres.

L'utilisation du bac de remplissage/évent de l'électrolyte permet d'obtenir non seulement l'étanchéité nécessaire de la surface supérieure de la batterie mais permet également d'effectuer un remplissage commercialement acceptable de l'électrolyte ainsi qu'un évent approprié

16 2706082

pendant l'utilisation. De ce dernier point de vue, dans un mode de réalisation préféré de la présente invention, est prévue une vanne antiexplosion. A cette fin, comme on peut le voir aux figures 1 et 5, le compartiment central 88 ne présente aucune ouverture; et, à proximité du compartiment central 88, est placée une vanne anti-explosion 90 (figure 1) dans le couvercle de collecteur actif 24. On connaît de nombreuses vannes anti-explosion que l'on peut utiliser. De cette manière, tous les gaz internes éventés par les vannes

22 sortiront de la batterie par l'évent anti-explosion 90.

Dans le mode de réalisation illustré et préféré que l'on peut voir à la figure 5, le bac 14 de remplissage/évent de l'électrolyte est dimensionné de façon à s'adapter au sommet de la pile des composants électrochimiques. Un tel

dimensionnement facilite l'adaptation pendant l'assemblage.

La performance électrique des batteries bipolaires plomb-acide scellées (c'est-à-dire régulées par une vanne) peut être prédite lorsque l'on choisit l'espacement des plaques et des séparateurs. Comme des pressions internes peuvent s'accumuler, il est souhaitable de donner à la batterie une résistance appropriée afin qu'elle résiste à de telles pressions internes et d'éliminer ou au moins de minimiser le renflement des cadres extrêmes 32. Il est en conséquence préférable d'utiliser des cadres extrêmes 32 ayant des nervures espacées de renforcement 92. Le bac de remplissage/évent de l'électrolyte 14 peut également

comporter des nervures dimensionnées de même 94 (figure 5).

Pour sceller la surface inférieure ouverte de la batterie, il suffit d'utiliser un panneau plat, qui soit soudé ou fusionné comme on le souhaite. Cependant, pour faciliter le remplissage de l'électrolyte, en particulier quand la batterie bipolaire est un type réglé par vanne comme cela est illustré sur les dessins, on utilise, dans un aspect de cette invention un bac à vide 18. De cette manière, l'électrolyte peut être forcé dans les séparateurs à partir d'une direction et le vide est utilisé pour tirer l'électrolyte à travers le séparateur à partir de l'autre

17 2706082

direction. Une telle opération de remplissage d'électrolyte à poussée/traction peut être assez efficace, même avec des séparateurs et plaques qui sont relativement minces comme

dans une batterie acide-plomb bipolaire scellée.

Pour accomplir le remplissage par poussée/traction, des trous doivent être percés ou formés au fond des cadres pour permettre l'accès aux séparateurs; et le bac à vide 18 doit avoir des trous dimensionnés de même, en alignement avec les trous dans le cadre et également des ouvertures auxquelles peut être connectée une source appropriée de vide. Pour minimiser le nombre de composants et comme cela est montré, le bac à vide 18 est identique au bac 14 de remplissage/évent de l'électrolyte. A la position d'assemblage (comme on peut mieux le voir à la figure 1), le bac à vide 18 aura sa base

96 adjacente au fond de la batterie pour l'étanchéification.

Des trous à vide 98 sont alignés avec les trous au fond des cadres. Le bac à vide 18 comporte une crête 100 dimensionnée pour s'adapter sur le fond de la pile des composants électrochimiques juste comme la base du bac de remplissage/évent 14 s'adapte sur le sommet de la pile. La source de vide est appliquée à des trous 102 (figure 7) pour

effectuer l'opération de remplissage de l'électrolyte.

Tandis qu'un remplissage de l'électrolyte par poussée/traction est une séquence souhaitable, on notera que de nombreuses autres séquences peuvent également être employées, si on le souhaite. En plus de remplir par une séquence de poussée en utilisant le bac 14 de remplissage (évent de l'électrolyte), une séquence de traction/poussée pourrait également être utilisée (c'est-à- dire tirer un vide puis pousser l'électrolyte à travers l'ouverture 80). De plus encore, le bac à vide 18 pourrait être employé pour le remplissage de l'électrolyte de manière que l'électrolyte soit poussé à travers les ouvertures 102 et que le vide soit tiré à travers les ouvertures 80 dans le bac de remplissage/évent de l'électrolyte 14. Le bac à vide 18 pourrait également être utilisé pour un remplissage de l'électrolyte par poussée ou traction/poussée. En réalité,

18 2706082

une telle séquence de remplissage de l'électrolyte par traction/poussée ou poussée pourrait être employée dans les

deux bacs de remplissage/évent de l'électrolyte et à vide.

Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, une étanchéification redondante est effectuée. Plus particlièrement, quand les quatre surfaces ouvertes sont scellées en utilisant une technique de soudage ou de fusion, non seulement, par exemple, le panneau latéral est attaché de manière satisfaisante à la surface pour donner la résistance et l'étanchéité nécessaires mais on peut prévoir un joint rendondant. Ainsi, un joint par fusion entre les surfaces intérieures de cadres adjacents peut être obtenu, lequel joint par fusion peut s'étendre sur environ 1,27 à 2,54 mm à partir du panneau latéral, vers l'intérieur des cadres. Le joint ainsi produit pendant le soudage ou la fusion offre un degré de redondance avec pour résultat une résistance

additionnelle et une étanchéification hermétique.

Les couvercles thermoplastiques 16 et 20 des bacs de remplissage/évent et à vide sont, respectivement, alors attachés à la batterie résultante que l'on peut voir à la figure 6. La batterie est alors prête à être remplie de l'électrolyte. Pour remplir chaque élément de la batterie bipolaire de la présente invention, on peut pomper un électrolyte à l'acide sulfurique dans les trous de remplissage/évent pour chaque élément d'accumulateur ou bien on peut employer une pression subatmosphérique pour attirer

l'électrolyte dans le trou de remplissage/évent de l'élément.

La batterie peut alors être soumise à une mise en forme conventionnelle. Tout acide libre en excès peut alors être éliminé par un vide de la batterie par les trous de

remplissage/évent 80.

Des vannes appropriées de pression 22 peuvent alors être installées dans les trous 80 de remplissage/évent dans le caisson 14 de remplissage/évent. On connaît une grande variété de vannes et on peut les utiliser comme, par exemple, un bec Bunsen conçu pour s'éventer quand la pression interne

augmente aux environs de 0,2 - 0,35 bar.

19 2706082

Ensuite, comme le montre la figure 7, les couvercles de collecteurs actif et vierge 24 et 26 peuvent alors être soudés respectivement sur les bacs de remplissage/évent et à vide 14 et 18. Le couvercle actif 24 permet un évent externe à travers un évent anti-explosion 90 dans le cas o la pression interne s'accumulerait pour que les vannes 22 libèrent les gaz accumulés. Le couvercle vierge 26 pour le bac à vide 18, o aucune vanne de pression 22 n'est nécessaire, peut obturer complètement le trou de remplissage/évent 102 dans le bac 18 comme par des fermetures

104 (figure 1).

La capacité des batteries bipolaires de la présente invention est déterminée par l'aire en section transversale empâtée des cadres actifs bipolaires. Si, pour des raisons de retenues prédéterminées d'application de produits, une capacité insuffisante de la batterie est dérivée d'une pile de cadres en série électrique, on peut configurer deux batteries ou plus en un agencement électrique série/parallèle. Ainsi, comme le montre la figure 8, un agencement uniquement en série est schématiquement illustré ayant des cadres extrêmes (EF) 32 et un cadre central (CF) 36. La figure 9 montre l'agencement série/parallèle comprenant les cadres extrêmes (EF) 32, les cadres actifs

(AF) 34 et le cadre central (CF) 36.

Il faut également noter que, pour divers agencements, que l'on souhaite un agencement en série ou analogue, les bornes pourraient être placées des deux côtés de la batterie plutôt que d'un seul côté comme cela est illustré ou bien que l'une ou les deux bornes pourraient s'étendre à partir des cadres extrêmes. Dans ce dernier mode de réalisation, il est possible de mouler le cadre extrême en y noyant la borne appropriée. La présente invention est très versatile et on peut l'utiliser pour donner des batteries comprises entre 12 volts ou moins et jusqu'à 48 volts ou plus, ayant des capacités très largement variables, comme cela peut être requis pour une application particulière. A cette fin, la figure 10

2706082

montre un mode de réalisation d'un bac de remplissage/évent pour un agencement d'une batterie double à 12 volts ou d'une batterie à 24 volts. Avec la grandeur des plaques et des cadres souhaitée pour de nombreuses applications (par exemple, des plaques d'environ 390 cm2), un espace adéquate dans la face 106 du bac de remplissage/évent 108 est prévu pour des trous de remplissage/évent 110 d'une grandeur permettant des allures adéquates de remplissage de

l'électrolyte (par exemple à peu près 12,7 mm de diamètre).

Lorsque l'on produit une batterie de 48 volts ou des batteries doubles de 24 volts, il peut bien y avoir un espace inadéquate dans le bac de remplissage/évent pour obtenir les trous de remplissage/évent d'une grandeur appropriée pour chaque élément en relation côte à côté comme avec le mode de réalisation de la figure 10. Cependant, selon la présente invention et comme le montre la figure 11, des batteries doubles de 24 volts ou une batterie simple de 48 volts peuvent être pourvues de moyens appropriés de remplissage/évent en alternant les trous de vide et de remplissage 112 et 114, respectivement. Cette tentative est rendue possible parce que les trous de vide 112 peuvent être plus petits que les trous de remplissage de l'électrolyte 114 que l'on souhaite pour une production commerciale. Dans ce mode de réalisation, les éléments d'accumulateur ayant des trous 112 pour le vide dans le bac de remplissage/évent 116 auront un trou de remplissage/évent de l'électrolyte placé de manière approprié dans un bac de remplissage/évent qui prendra la place du bac à vide 118 du mode de réalisation des figures 1-7. En termes différents, la moitié des éléments d'accumulateur sera remplie de l'électrolyte à partir du sommet et l'autre moitié des éléments sera remplie à partir du fond. En conséquence, dans ce mode de réalisation, les éléments sont remplis de l'électrolyte, en utilisant alternativement le bac de remplissage/évent du haut ou du

bas.

La figure 12 montre un autre mode de réalisation pour des batteries doubles de 24 volts ou une batterie simple de

21 2706082

48 volts selon la présente invention. Là, les trous 118 de remplissage/évent de l'électrolyte pour tous les éléments sont prévus dans le bac 120 de remplissage/évent. Cela est accompli en alternant la position des trous 118 de remplissage/évent de l'électrolyte et en utilisant des diviseurs 122 pour former des conduits individuels de

remplissage d'électrolyte communiquant avec chaque élément.

Du point de vue fabrication, il peut être souhaitable de produire des cadres extrêmes 32 en deux composants plutôt qu'en composants unitaires, comme le montre la figure 2A. A cette fin, comme le montre la figure 13, alors que les cadres actifs 34 et le cadre central 36 sont configurés comme on l'a précédemment décrit, les cadres extrêmes 124 sont configurés comme les cadres actifs 34 et ainsi ils ne forment pas les surfaces extrêmes extérieures de la batterie comme dans le mode de réalisation de la figure 2A. Un second composant, un cadre en plastique 126, forme les surfaces extrêmes extérieures de la batterie; et dans ce mode de réalisation, chaque cadre en plastique 126 comprend des nervures de renforcement 128 pour aider à empêcher un renflement de la batterie en utilisation. L'assemblage de la batterie en utilisant le mode de réalisation de la figure 13 peut être

effectué comme on l'a précédemment décrit.

Un autre aspect de cette invention concerne l'utilisation d'un organe supplémentaire de renforcement pour offrir une résistance encore meilleure au renflement de la batterie pendant son utilisation. A cette fin, et comme cela est montré à la figure 13, un organe stabilisant en plastique est prévu qui peut être soudé ou autrement attaché comme on le souhaite à chaque cadre en plastique 126. Les nervures 128 et l'organe 130 doivent coopérer pour donner une stabilité supérieure pendant l'utilisation, sans nuire à l'aptitude d'assembler la batterie de cette invention selon la méthode d'assemblage décrite ici. L'organe stabilisant en plastique 130 peut bien entendu être utilisé avec le mode de

réalisation de la figure 2A, si on le souhaite.

22 2706082

Les matières thermoplastiques utilisées pour les cadres bipolaires respectifs de batterie et autres composants décrits ici peuvent être en une grande variété de matériaux, comme on le souhaite. En général, des matériaux appropriés comprennent, à titre d'exemple, des homopolymères et copolymères de polypropylene non chargé ou chargé de verre, des polyphénylène éthers, des polyphénylène sulfures, de l'acrylonitrile butadiène styrène, du chlorure de polyvinyle et des acryliques. En réalité, toute matière thermoplastique peut être utilisée, qui satisfait aux critères de l'application particulière impliquée. Les critères principaux comprennent généralement la résistance mécanique, la raideur, la résistance à l'acide et à l'oxydation, la compatibilité dans l'environnement plomb-acide et l'aptitude à être moulé

(c'est-à-dire moulé par injection).

Les opérations de soudage et de fusion décrites ici peuvent être effectuées par une grande variété de techniques connues. Comme exemple, on peut citer un soudage linéaire par vibrations, un soudage orbital par vibrations dans le plan, un soudage à plaque chaude, un soudage à infrarouge focalisé, une fusion avec chauffage par induction, une fusion avec chauffage par résistance, un soudage aux solvants et même un collage par un adhésif. Quelle que soit la technique employée, les joints soudés doivent être essentiellement sans fuite, hermétiquement scellés et étanches aux liquides à des pressions au-delà de celles attendues à l'intérieur d'une

batterie en utilisation.

Ainsi, comme on peut le noter, la présente invention offre une batterie plomb-acide bipolaire qui est assemblée de composants modulaires électrochimiques et d'assemblage. Ces composants répondent non seulement aux conditions souhaitées de tension et de capacité pour une grande variété d'applications, mais permettent également facilement une automatisation et une production commerciale. Ces derniers avantages sont obtenus par une configuration dans laquelle seules les surfaces externes des quatre côtés ouverts exposés (c'est-à-dire, le haut, le bas et les deux côtés) doivent

23 2706082

être scellées. La nécessité de souder séquentiellement un composant à un autre, avec les problèmes qui en résultent, qui ont été précédemment décrits, est évitée. La batterie bipolaire de cette invention peut de même subir des séquences commercialement possibles de remplissage de l'électrolyte en

obtenant un évent satisfaisant en utilisation.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. Par exemple, tandis qu'elle a été décrite principalement en se référant à une batterie plomb-acide scellée, on notera que la présente invention peut de même pleinement s'appliquer à une batterie plomb-acide

bipolaire inondée.

De plus, comme on peut le noter, l'étanchéification des surfaces externes des quatre côtés ouverts exposés peut être effectuée par toute autre technique souhaitée. Par exemple, les divers composants d'assemblage pourraient d'abord être fabriqués en un agencement d'un manchon ou d'un caisson à extrémités ouvertes o la pile des composants électrochimiques est insérée avant étanchéification. En réalité, les opérations d'étanchéification nécessaires pourraient être effectuées par moulage par injection d'une matière thermoplastique autour de la pile des composants électrochimiques, en utilisant le moule pour produire la

compression nécessaire.

De plus encore, tandis qu'il est préférable d'effectuer l'étanchéification à la manière décrite ici, du fait de la fiabilité et de la facilité d'assemblage obtenues, selon l'invention, on peut sceller la pile des composants électrochimiques en soudant ou par fusion afin de joindre les surfaces intérieures des cadres adjacents, plutôt que les surfaces extérieures. Il est ainsi possible d'effectuer l'étanchéification des surfaces intérieures par chauffage inductif par inductance (c'est-à-dire en noyant un métal dans le cadre), chauffage résistif par résistance (c'est-à-dire en produisant un courant à travers un fil conducteur ou

analogue) ou par adhésif ou par soudage aux solvants (c'est-

à-dire en ajoutant un adhésif sensible à la pression, un

24 2706082

adhésif anaérobie ou un solvant sur les zones appropriées des cadres puis en appliquant la pression souhaitée de compression). Toutes ces alternatives permettent d'atteindre l'objectif souhaité d'étanchéification de la pile des5 composants électrochimiques en une unité. Cependant, chaque alternative est considérée comme rendant l'assemblage un peu

moins fiable et plus complexe, en comparaison avec le mode de réalisation actuellement préféré de l'invention.

2706082

Claims (33)

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'une batterie plomb-acide bipolaire ayant une tension et une capacité souhaitées, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir un groupe de cadres extrêmes, chacun ayant une surface extérieure pleine, des surfaces supérieure, inférieure et latérales et une surface intérieure comprenant une bordure périphérique définissant une zone centrale ouverte dimensionnée pour recevoir un substrat en métal conducteur, un substrat en métal conducteur étant noyé dans chacun desdits cadres extrêmes et placé dans ladite zone centrale ouverte, une couche d'un matériau actif positif ou négatif adhérant audit substrat en métal conducteur, à prévoir d'autres cadres ayant des surfaces supérieure, inférieure et latérales et une bordure périphérique définissant une zone ouverte centrale dimensionnée pour recevoir un substrat en métal conducteur, un substrat en métal conducteur étant noyé dans chacun desdits autres cadres et placé dans la zone centrale ouverte, une couche d'un matériau actif, positif ou négatif, adhérant à chaque surface du substrat en métal conducteur, à assembler le groupe des cadres extrêmes et un nombre suffisant d'autres cadres pour produire la tension et la capacité nécessaires, les cadres étant assemblés de façon à avoir une couche du matériau positif actif, adjacente à une couche du matériau négatif actif, tout en positionnant un séparateur entre des cadres adjacents, les cadres extrêmes et les autres cadres assemblés formant un composant électrochimique ayant une surface supérieure, des surfaces latérales et une surface inférieure correspondant aux surfaces respectives supérieure, latérales et inférieure desdits cadres avec les surfaces extérieures des cadres extrêmes formant les surfaces extrêmes du composant électrochimique et les bordures périphériques des cadres adjacents formant les surfaces périphériques entre eux, à produire un trou de remplissage/évent de l'électrolyte dans les surfaces supérieure et inférieure dudit composant

26 2706082

électrochimique en communication avec un séparateur, à sceller les surfaces latérales dudit composant électrochimique au moyen d'un panneau, à prévoir un bac de remplissage/évent de l'électrolyte comprenant une base divisée en compartiments égaux en nombre au nombre des séparateurs et ayant des trous de remplissage/évent de l'électrolyte en alignement avec les trous de la surface supérieure de ladite unité, un panneau avant ayant une ouverture communiquant avec chaque compartiment et un sommet ouvert, à sceller la base dudit bac de remplissage/évent de l'électrolyte à la surface supérieure de ladite unité de composants électrochimiques, à prévoir un bac à vide comprenant une base divisée en compartiments en un nombre égal au nombre des séparateurs, ayant des trous en alignement avec les trous de la surface inférieure de l'unité, un panneau avant ayant une ouverture communiquant avec chaque compartiment et un sommet ouvert, à sceller la base dudit bac à vide à la surface inférieure de ladite unité de composants électrochimiques, à sceller un couvercle sur les bacs de remplissage/évent de l'électrolyte et à vide pour enfermer le sommet desdits bacs, à ajouter la quantité d'électrolyte nécessaire pour donner, à la batterie, la capacité souhaitée en introduisant l'électrolyte dans les trous de panneaux avant dans le bac de remplissage/évent de l'électrolyte, tout en appliquant un vide aux trous du bac à vide du panneau avant, à prévoir un couvercle de collecteur pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte, à sceller le couvercle de collecteur au bac de remplissage/évent de l'électrolyte, à prévoir un couvercle de collecteur du bac à vide ayant des fermetures qui bloquent les ouvertures du bac à vide dans le panneau avant et à sceller le couvercle du collecteur du bac

à vide audit bac à vide.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la batterie plomb-acide bipolaire précitée est une batterie scellée, en ce que les séparateurs sont des séparateurs compressibles appropriés auxdites batteries plomb-acide scellées et en ce que l'unité de composants

27 2706082

électrochimiques est comprimée à un degré prédéterminé afin de produire l'épaisseur souhaitée de séparateurs dans la batterie assemblée avant de sceller les surfaces supérieure,

inférieure et latérales.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les autres cadres précités comprennent des cadres actifs bipolaires ayant une couche d'un matériau positif actif adhérant à une face et une couche d'un matériau négatif actif adhérant à l'autre face du substrat en métal conducteur et un cadre central à deux plaques ayant une couche d'un matériau actif adhérant à chaque face du substrat en métal conducteur noyé dans ledit cadre à deux plaques, d'une polarité opposée par rapport au matériau actif adhérant au substrat en métal conducteur noyé dans les cadres extrêmes placés pour produire

deux batteries en parallèle.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bordure périphérique adjacente aux surfaces latérales de chaque cadre est configurée pour donner le degré prédéterminé de compression lors de l'assemblage de l'unité

de composants électrochimiques.

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bordure périphérique adjacente aux surfaces latérales de chaque cadre comprend un épaulement aligné pour recevoir un séparateur dans l'assemblage de l'unité de composants

électrochimiques.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque substrat en métal conducteur noyé dans les cadres extrêmes et bipolaires comporte une retenue de localisation du matériau actif pour retenir le matériau actif à

l'emplacement souhaité.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le trou de remplissage/évent de l'électrolyte dans les surfaces supérieure et inférieure est formé par des cadres ayant des creux configurés de façon appropriée, qui sont

moulés dans les surfaces appropriées des cadres.

8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat en métal conducteur dans la plaque double

28 2706082

centrale s'étend à travers une surface latérale de l'unité de composants électrochimiques afin de produire la borne positive ou négative et les substrats en métal conducteur dans lesdits cadres extrêmes s'étendent à travers le côté de l'unité de composants électrochimiques afin de former des bornes d'une polarité opposée à celle de la plaque double centrale et un panneau ayant des ouvertures dimensionnées et alignées afin de permettre audit panneau d'être placé adjacent à la surface latérale de l'unité de composants

électrochimiques avec les bornes traversant.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes d'étanchéification scellent simultanément au moins une portion des surfaces périphériques de cadres adjacents.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bac de remplissage/évent de l'électrolyte comprend au moins un compartiment de plus que le nombre de séparateurs mais sans ouverture dans le panneau avant, le couvercle de collecteur pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte comprend un évent anti-explosion et le couvercle de collecteur scellé pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte est placé de manière que l'évent anti-explosion soit juxtaposé au compartiment sans ouverture dans le panneau avant.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cadres extrêmes ont des nervures de renforcement qui sont dimensionnées et positionnées pour minimiser le

renflement de la batterie pendant son utilisation.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en

ce que chaque cadre extrême est un composant unitaire.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que chaque cadre extrême comprend deux composants, un composant comprenant la surface intérieure comprenant la bordure périphérique définissant l'aire centrale ouverte avec le substrat en métal conducteur qui y est placé et l'autre composant comprenant la surface extérieure pleine ayant les

nervures de renforcement.

29 2706082

14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un organe stabiliseur en plastique est attaché au cadre extrême.

15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bacs de remplissage/évent de l'électrolyte et à vide présentent des nervures de renforcement en alignement avec les nervures des cadres extrêmes, dans la batterie assemblée.

16. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce la base des bacs de remplissage/évent de l'électrolyte et à vide est dimensionnée et configurée afin de produire une crête qui s'adapte par dessus, respectivement, les surfaces supérieure et inférieure de l'unité de composants électrochimiques.

17. Procédé de production d'une batterie plomb-acide bipolaire scellée ayant une tension et une capacité souhaitées, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir un groupe de cadres extrêmes, chacun ayant une surface extérieure pleine, des surfaces supérieure, inférieure et latérales et une surface intérieure comprenant une bordure périphérique définissant une zone ouverte centrale dimensionnée pour recevoir un substrat en métal conducteur, un substrat en métal conducteur étant noyé dans chacun desdits cadres extrêmes et placé dans ladite zone ouverte centrale, une couche d'un matériau positif ou négatif actif adhérant audit substrat en métal conducteur, à prévoir d'autres cadres ayant des surfaces supérieure, inférieure et latérales et une bordure périphérique définissant une zone ouverte centrale dimensionnée pour recevoir un substrat en métal conducteur, un substrat en métal conducteur noyé dans chacun desdits autres cadres et placé dans la zone ouverte centrale, une couche d'un matériau positif ou négatif actif adhérant à chaque surface du substrat en métal conducteur, à assembler le groupe de cadres extrêmes et un nombre suffisant d'autres cadres pour produire la tension et la capacité nécessaires, les cadres étant assemblés afin d'avoir une couche d'un matériau positif actif à proximité d'une couche

2706082

d'un matériau négatif actif, tout en positionnant un séparateur entre des cadres adjacents, les cadres extrêmes assemblés et autres cadres formant une unité de composants électrochimiques ayant des surfaces supérieure, latérales et inférieure correspondant, respectivement, aux surfaces supérieure, latérales et inférieure desdits cadres avec les surfaces extérieures des cadres extrêmes formant les surfaces extrêmes de l'unité électrochimique et les bordures périphériques des cadres adjacents formant les surfaces périphériques, à prévoir un trou de remplissage/évent de l'électrolyte dans les surfaces supérieures de ladite unité de composants électrochimiques en communication avec un séparateur, à comprimer l'unité électrochimique à un degré prédéterminé afin d'obtenir l'épaisseur souhaitée du séparateur dans la batterie assemblée, à sceller les surfaces latérales de l'unité électrochimique avec un panneau, à prévoir un bac de remplissage/évent de l'électrolyte comprenant une base divisée en compartiments dont le nombre est égal au nombre des séparateurs et ayant des trous de remplissage/évent de l'électrolyte en alignement avec les trous dans la surface supérieure de ladite unité, un panneau avant ayant une ouverture communiquant avec chaque compartiment et un sommet ouvert, à sceller la base dudit bac de remplissage/évent de l'électrolyte à la surface supérieure de ladite unité électrochimique, à sceller un panneau à la surface inférieure de l'unité électrochimique et à ajouter la quantité de l'électrolyte nécessaire pour donner à la batterie la capacité souhaitée en introduisant l'électrolyte dans les trous dans le panneau avant du bac de remplissage/évent de l'électrolyte, à prévoir un couvercle de collecteur pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte, à sceller le couvercle de collecteur sur le bac de remplissage/évent de l'électrolyte, et à insérer les vannes dans les ouvertures dans le panneau avant du bac de remplissage/évent de l'électrolyte conçu pour maintenir la pression à l'intérieur de la batterie à un niveau prédéterminé.

31 2706082

18. Batterie plomb-acide bipolaire ayant une tension et une capacité souhaitées caractérisée en ce qu'elle comprend un groupe de cadres extrêmes (32) dont chacun a une surface extérieure pleine, des surfaces supérieure, inférieure et latérales et une surface intérieure comprenant une bordure périphérique définissant une zone ouverte centrale dimensionnée pour recevoir un substrat en métal conducteur, un substrat en métal conducteur étant noyé dans chacun desdits cadres extrêmes et placé dans ladite zone ouverte centrale, une couche d'un matériau positif ou négatif actif adhérant audit substrat en métal conducteur, une série d'autres cadres ayant des surfaces supérieure, inférieure et latérales et une bordure périphérique définissant une zone ouverte centrale dimensionnée pour recevoir un substrat en métal conducteur, un substrat en métal conducteur noyé dans chacun desdits autres cadres et placé dans la zone ouverte centrale, une couche d'un matériau positif ou négatif actif adhérant à chaque surface du substrat en métal conducteur noyé dans lesdits autres cadres, lesdits cadres extrêmes et lesdits autres cadres étant juxtaposés adjacents et formant une unité de composants électrochimiques ayant des surfaces supérieure, latérales et inférieure correspondant aux surfaces respectives supérieure, latérales et inférieure desdits cadres avec les surfaces extérieures des cadres extrêmes formant les surfaces extrêmes de ladite unité de composants électrochimiques et les surfaces périphériques de cadres adjacents formant les surfaces périphériques, les cadres de l'unité étant assemblés afin que chaque couche de matériau positif actif soit adjacente à une couche de matériau négatif actif, avec un séparateur (58) placé entre des couches de matériau positif et négatif actif adjacentes, un trou (76) de remplissage/évent de l'électrolyte dans les surfaces supérieure et inférieure de ladite unité, en communication avec un séparateur, un panneau scellé aux surfaces latérales de ladite unité de composants électrochimiques, un bac (14) de remplissage/évent de l'électrolyte, comprenant une base divisée en compartiments

32 2706082

dont le nombre est égal au nombre de séparateurs et ayant des trous de remplissage/évent de l'électrolyte en alignement avec les trous dans la surface supérieure de ladite unité de composants électrochimiques, un panneau avant ayant une série d'ouvertures, une ouverture communicant avec chaque compartiment et un sommet ouvert, la base dudit bac de remplissage/évent de l'électrolyte étant scellée à la surface supérieure de l'unité de composants électrochimiques et un couvercle du bac de remplissage/évent de l'électrolyte y étant scellé pour fermer le sommet ouvert, un bac à vide (18) comprenant une base divisée en compartiments en un nombre égal au nombre de séparateurs, ayant des trous en alignement avec les trous de la surface inférieure de l'unité de composants électrochimiques, un panneau avant ayant une série d'ouvertures, une ouverture communicant avec chaque compartiment et un sommet ouvert, la base dudit bac à vide étant scellée à la surface inférieure de l'unité via la base, un couvercle de collecteur pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte scellé au panneau avant dudit bac et un couvercle de bac à vide qui lui est scellé pour fermer le sommet ouvert, un couvercle de collecteur de bac à vide ayant des fermetures pour bloquer les ouvertures du bac à vide dans le panneau avant et scellé au bac à vide de manière que lesdites fermetures bloquent les ouvertures du bac à vide dans le panneau avant et un électrolyte étant placé entre des

couches adjacentes de matériau actif positif et négatif.

19. Batterie selon la revendication 18, caractérisée en ce que c'est une batterie scellée, en ce que les séparateurs (58) sont des séparateurs compressibles appropriés à des batteries plomb-acide scellées et en ce que l'unité de composants électrochimiques est comprimée à un degré prédéterminé afin d'obtenir l'épaisseur souhaitée des séparateurs.

20. Batterie selon la revendication 19, caractérisée en ce que les autres cadres comprennent des cadres bipolaires actifs ayant une couche d'un matériau positif actif adhérant à une face et une couche d'un matériau négatif actif adhérant

33 2706082

à l'autre face du substrat en métal conducteur et un cadre central à deux plaques (36) ayant une couche de matériau actif adhérant à chaque face du substrat en métal conducteur, noyée dans ledit cadre à deux plaques, d'une polarité opposée au matériau actif adhérant au substrat en métal conducteur

noyé dans lesdits cadres extrêmes.

21. Batterie selon la revendication 20, caractérisée en ce que le substrat en métal conducteur dans le cadre central à deux plaques (36) s'étend à travers une surface latérale de l'unité de composants électrochimiques afin de former la borne positive ou négative et en ce que les substrats en métal conducteur dans lesdits cadres extrêmes s'étendent à travers le côté de l'unité de composants électrochimiques afin de former les bornes d'une polarité opposée à celle du

cadre central à deux plaques.

22. Batterie selon la revendication 20, caractérisée en ce que la bordure périphérique (52, 54, 56) adjacente aux surfaces latérales de chaque cadre (32, 34, 36) est configurée pour produire le degré prédéterminé de compression du séparateur lors de l'assemblage de l'unité de composants électrochimiques.

23. Batterie selon la revendication 20, caractérisée en ce que les bordures périphériques adjacentes aux surfaces latérales de chaque cadre comprennent un épaulement (60) en

alignement pour recevoir un séparateur (58).

24. Batterie selon la revendication 23, caractérisée en ce que chaque substrat en métal conducteur noyé dans les cadres extrêmes et bipolaires comprend une retenue de localisation du matériau actif (62) pour retenir le matériau

actif à l'emplacement souhaité.

25. Batterie selon la revendication 18, caractérisée en ce que le trou de remplissage/évent de l'électrolyte (76) dans les surfaces supérieure et inférieur se compose de creux configurés de manière appropriée dans les surfaces

appropriées des cadres.

34 2706082

26. Batterie selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'au moins une portion des faces périphériques de cadres

adjacents est scellée.

27. Batterie selon la revendication 18, caractérisée en ce que le bac de remplissage/évent de l'électrolyte (14) comporte au moins un compartiment de plus que le nombre de séparateurs et en ce que ledit compartiment additionnel est sans ouverture dans le panneau avant, en ce que le couvercle de collecteur pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte comporte une vanne anti- explosion (90) et le couvercle de collecteur scellé pour le bac de remplissage/évent de l'électrolyte est placé de manière que la vanne anti-explosion soit juxtaposée au compartiment sans

ouverture dans le panneau avant.

28. Batterie selon la revendication 18, caractérisée en ce que les cadres extrêmes ont des nervures de renforcement (92) qui sont dimensionnées et positionnées pour minimiser le

renflement de la batterie pendant son utilisation.

29. Batterie selon la revendication 28, caractérisée en

ce que chaque cadre extrême (32) est un composant unitaire.

30. Batterie selon la revendication 28, caractérisée en ce que chaque cadre extrême (124) est formé de deux composants, un composant formant la surface intérieure comprenant la bordure périphérique définissant l'aire ouverte centrale avec le substrat en métal conducteur qui y est placé et l'autre composant (126) formant la surface extérieure

pleine ayant les nervures de renforcement (128).

31. Batterie selon la revendication 28, caractérisée en ce qu'un organe stabilisant en plastique (130) est attaché au

cadre extrême.

32. Batterie selon la revendication 28, caractérisée en ce que les bacs de remplissage/évent de l'électrolyte et à vide (14, 18) ont des nervures de renforcement en alignement

avec les nervures des cadres extrêmes.

33. Batterie selon la revendication 18, caractérisée en ce que la base des bacs de remplissage/évent de l'électrolyte et à vide (14, 18) est dimensionnée et configurée afin de

2706082

produire une fixation par une crête (200), respectivement, au-dessus des surfaces supérieure et inférieure de l'unité de

composants électrochimiques.