FR2784504A1 - Lead-acid battery electrode separator e.g. for electric vehicles comprises grids in contact with electrodes and spacers welded between them - Google Patents

Lead-acid battery electrode separator e.g. for electric vehicles comprises grids in contact with electrodes and spacers welded between them Download PDF

Info

Publication number
FR2784504A1
FR2784504A1 FR9812617A FR9812617A FR2784504A1 FR 2784504 A1 FR2784504 A1 FR 2784504A1 FR 9812617 A FR9812617 A FR 9812617A FR 9812617 A FR9812617 A FR 9812617A FR 2784504 A1 FR2784504 A1 FR 2784504A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
spacers
separator device
grids
grid
planar elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9812617A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2784504B1 (en
Inventor
Jack Robert
Jean Alzieu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to FR9812617A priority Critical patent/FR2784504B1/en
Publication of FR2784504A1 publication Critical patent/FR2784504A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2784504B1 publication Critical patent/FR2784504B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/463Separators, membranes or diaphragms characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • H01M10/12Construction or manufacture
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The separator consists of a pair of flat parallel grids (21, 23) with apertures (27) for the battery electrolyte to pass through, and a series of perpendicular spacers (25) between them. The spacers can be welded to the grids or welded to one and engaged with the other by a force fit. The apertures in the grids can be square, rectangular, circular or triangular, and in variants one of the grids can be replaced by a woven fibre layer, or a microfiber mattress that retains the electrolyte by capillary action can be incorporated between the grids.

Description

DISPOSITIF SEPARATEUR INTER-ELECTRODES DESTINE
AUX ACCUMULATEURS AU PLOMB SOUMIS
A UNE CONTRAINTE MECANIQUE
DESCRIPTION
Domaine technique
L'invention concerne des accumulateurs au plomb présentant des performances améliorées par rapport aux accumulateurs au plomb actuels.
INTER-ELECTRODES SEPARATOR DEVICE FOR
TO SUBMITTED LEAD ACCUMULATORS
TO A MECHANICAL CONSTRAINT
DESCRIPTION
Technical area
The invention relates to lead-acid batteries having improved performance compared to current lead-acid batteries.

Ils se caractérisent notamment par le fait qu'une contrainte mécanique est appliquée normalement au plan des plaques. They are characterized in particular by the fact that a mechanical stress is normally applied to the plane of the plates.

De façon plus précise, l'invention concerne un dispositif séparateur inter-électrodes dont la fonction est de répartir et transmettre cette contrainte. More specifically, the invention relates to an inter-electrode separator device whose function is to distribute and transmit this stress.

Etat de la technique antérieure
Durant la décennie 1970, la recherche de batteries performantes destinées aux véhicules électriques a confirmé un dilemme connu, mais qui frappe particulièrement les accumulateurs au plomb : le choix entre performances massiques et endurance, l'amélioration des unes se faisant au détriment de l'autre. On a parfois privilégié l'énergie massique à un point tel que les durées de vies sont tombées à des valeurs difficilement acceptables, obligeant les constructeurs à revenir à un meilleur compromis.
State of the art
During the 1970s, the search for high-performance batteries intended for electric vehicles confirmed a known dilemma, but one which particularly strikes lead-acid batteries: the choice between mass performance and endurance, the improvement being made at the expense of the other . Mass energy has sometimes been favored to the point where lifetimes have fallen to values that are difficult to accept, forcing manufacturers to come back to a better compromise.

La découverte des effets mécaniques élevés appliqués sur les matériaux d'électrode'permet d'échapper à ce dilemme. The discovery of the high mechanical effects applied to electrode materials allows us to escape this dilemma.

Le document FR-A-2 438 346 [1] et la publication de
J. ALZIEU et al. au Fifth International Electric
Vehicule Symposium, Philadelphie, 2 au 5 octobre 1978 [2], décrivent des accumulateurs au plomb ayant une durée de vie élevée. Ces accumulateurs comprennent une électrode positive, une électrode négative, un électrolyte constitué par de l'acide sulfurique, un ensemble d'éléments séparateurs disposé entre l'électrode positive et l'électrode négative et des moyens pour appliquer une pression à l'ensemble. Il est indiqué que l'application d'une pression permet notamment d'augmenter la durée de vie de ces accumulateurs au plomb de façon importante, par exemple, de réaliser jusqu'à 3000 cycles comportant une charge rapide de 30 minutes et une décharge complète, soit plus de dix fois la durée de vie observée dans les mmes conditions de cyclage lorsque ces mmes électrodes sont assemblées de façon traditionnelle.
Document FR-A-2 438 346 [1] and the publication of
J. ALZIEU et al. at Fifth International Electric
Vehicle Symposium, Philadelphia, October 2 to 5, 1978 [2], describe long-life lead-acid batteries. These accumulators include a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte consisting of sulfuric acid, a set of separating elements disposed between the positive electrode and the negative electrode and means for applying pressure to the assembly. It is indicated that the application of a pressure makes it possible in particular to increase the life of these lead-acid accumulators in a significant way, for example, to carry out up to 3000 cycles comprising a rapid charge of 30 minutes and a complete discharge. , ie more than ten times the lifetime observed under the same cycling conditions when these same electrodes are assembled in the traditional way.

En 1983, TAKAHASHI et al. ont présenté des résultats relatifs à l'application d'une contrainte de l'ordre de 50 kPa (J Electrochem. Soc., vol. 130, n 11,
Novembre 1983, pages 2144-2149) [3]. S'inspirant de montages décrits dans la référence [l], LANDFORS a multiplié par 13 la durée de vie de batteries de démarrage (voir J. Power Sources, 52,1994, page 99, [4]). On ne peut omettre de citer les travaux de RAND et al. qui explorent dans le cadre du programme de l'Advanced Lead Acid Battery Consortium, les effets de contraintes élevées sur les matériaux d'électrodes (Batteries International, Janvier 1998, p. 31-34) [5].
In 1983, TAKAHASHI et al. presented results relating to the application of a stress of the order of 50 kPa (J Electrochem. Soc., vol. 130, n 11,
November 1983, pages 2144-2149) [3]. Inspired by the assemblies described in the reference [1], LANDFORS has multiplied by 13 the lifespan of starter batteries (see J. Power Sources, 52.1994, page 99, [4]). We cannot omit to cite the work of RAND et al. who explore in the framework of the Advanced Lead Acid Battery Consortium, the effects of high stresses on electrode materials (Batteries International, January 1998, p. 31-34) [5].

Sur la figure 1, on a représenté un accumulateur au plomb conforme à l'art antérieur décrit dans la référence 1. Cet accumulateur comprend une électrode positive 1 en forme de plaque et une électrode négative 3 en forme de plaque séparées l'une de l'autre par un ensemble comprenant un élément écarteur 5 ondulé et perforé, réalisé par exemple en chlorure de polyvinyle
PVC, et un élément 7 tel qu'un voile fibreux réalisé par exemple en fibres de verre. Les électrodes positive et négatives baignent dans un électrolyte 9.
In Figure 1, there is shown a lead accumulator according to the prior art described in reference 1. This accumulator comprises a positive electrode 1 in the form of a plate and a negative electrode 3 in the form of a plate separated from one other by an assembly comprising a corrugated and perforated spacer element 5, made for example of polyvinyl chloride
PVC, and an element 7 such as a fibrous veil produced for example from glass fibers. The positive and negative electrodes are immersed in an electrolyte 9.

Dans cet accumulateur, l'électrode positive est constituée d'oxyde de plomb Pb02 recouvrant une feuille de plomb alvéolaire ou grille. In this accumulator, the positive electrode consists of lead oxide Pb02 covering a sheet of cellular lead or grid.

L'électrode négative 3 est semblablement constituée à partir de mousse de plomb. The negative electrode 3 is similarly formed from lead foam.

L'électrode positive 1 est par ailleurs séparée de l'électrolyte 9 par un élément microporeux 11 qui peut tre constitué par exemple par un produit tel que le Darak@, (pulpe de papier, laine de verre et résine phénolique) ou le DaramikS (polyéthylène). The positive electrode 1 is also separated from the electrolyte 9 by a microporous element 11 which can be constituted for example by a product such as Darak @, (paper pulp, glass wool and phenolic resin) or DaramikS ( polyethylene).

Dans cet accumulateur, on peut appliquer une contrainte de compression aux électrodes par des moyens non représentés sur le dessin. In this accumulator, a compression stress can be applied to the electrodes by means not shown in the drawing.

Comme il ressort du document : Journal of Power
Sources, 74,1998, pages 68-76 [6], l'emploi d'une contrainte mécanique de 50 à 500 kPa a des effets bénéfiques sur le matériau d'électrode positive.
As can be seen from the document: Journal of Power
Sources, 74,1998, pages 68-76 [6], the use of a mechanical stress of 50 to 500 kPa has beneficial effects on the positive electrode material.

Cependant, l'expérience a révélé des effets indésirables sur le matériau d'électrode négative et les séparateurs situés dans l'espace inter-électrodes. However, experience has revealed undesirable effects on the negative electrode material and the separators located in the inter-electrode space.

Dans un accumulateur au plomb ouvert, soumis à une contrainte mécanique élevée, il peut tre utile de ménager entre les électrodes un volume d'électrolyte suffisant en utilisant un dispositif de type écarteur, par exemple constitué d'une feuille de PVC ondulée et perforée 5 comme représenté sur la figure 1. De tels écarteurs sont commercialisés pour la réalisation de batteries au plomb ouvertes traditionnelles. Dans ces dernières, les contraintes internes auxquelles sont soumis ces écarteurs ne dépassent généralement pas 10 kPa. On a réalisé des accumulateurs au plomb ouverts en utilisant de tels écarteurs et on les a munis d'un dispositif exerçant une contrainte mécanique normale aux plans des électrodes. Différentes valeurs ont été expérimentées, comprises entre 20 kPa et 50 kPa. Ces accumulateurs ont été soumis à des cycles charge/décharge pendant 6 mois. Il est apparu, au terme de cette expérimentation, que pour toutes les contraintes testées, les écarteurs s'étaient convenablement comportés sur le plan mécanique. Leurs caractéristiques géométriques, forme et amplitude des ondulations, n'avaient pas varié. Une expérience comparable a ensuite été effectuée en exerçant cette fois des contraintes de valeur égale ou supérieure à 100 kPa. Les résultats diffèrent des précédents puisque avant le terme des 6 mois, il est apparu deux types de déformation. L'écarteur ondulé perforé s'écrase perdant ainsi sa fonction d'écarteur. Les parties convexes de l'écarteur situées contre la surface de l'électrode négative 3 s'y incrustent. Cette pénétration dans le volume du matériau actif négatif peut se prolonger jusqu'au cisaillement des barreaux horizontaux de faible section formant la grille d'électrode, celle-ci étant généralement constituée d'un cadre dans lequel sont disposés des barreaux verticaux et horizontaux. On observe un découpage partiel de l'électrode négative en lanières verticales. In an open lead accumulator, subjected to a high mechanical stress, it may be useful to provide between the electrodes a sufficient volume of electrolyte by using a device of the spacer type, for example consisting of a corrugated and perforated PVC sheet 5 as shown in Figure 1. Such spacers are marketed for the production of traditional open lead batteries. In the latter, the internal stresses to which these spacers are subjected generally do not exceed 10 kPa. Open lead accumulators have been produced using such spacers and they have been fitted with a device exerting a mechanical stress normal to the planes of the electrodes. Different values have been tested, ranging from 20 kPa to 50 kPa. These accumulators were subjected to charge / discharge cycles for 6 months. It appeared, at the end of this experiment, that for all the stresses tested, the spacers had behaved properly on the mechanical level. Their geometrical characteristics, shape and amplitude of the undulations, had not varied. A comparable experiment was then carried out, this time applying constraints of a value equal to or greater than 100 kPa. The results differ from the previous ones since before the end of the 6 months, two types of deformation appeared. The perforated corrugated spreader crashes, losing its function as a spreader. The convex parts of the spacer located against the surface of the negative electrode 3 are embedded therein. This penetration into the volume of the negative active material can be extended until the horizontal bars of small section forming the electrode grid are sheared, the latter generally consisting of a frame in which vertical and horizontal bars are arranged. We observe a partial cutting of the negative electrode into vertical strips.

La présente invention a précisément pour objet un dispositif séparateur inter-électrodes qui permet de transmettre de fortes contraintes en évitant ces deux types de défaillances mécaniques. Il est en effet conçu pour résister de façon permanente à plusieurs centaines de kPa, tandis que la géométrie de sa surface en contact avec les électrodes permet de répartir cette contrainte de façon suffisamment uniforme pour éviter les phénomènes de pénétration au sein du matériau actif négatif. The present invention specifically relates to an inter-electrode separator device which makes it possible to transmit high stresses while avoiding these two types of mechanical failures. It is in fact designed to permanently resist several hundred kPa, while the geometry of its surface in contact with the electrodes makes it possible to distribute this stress sufficiently uniformly to avoid the phenomena of penetration within the negative active material.

Exposé de l'invention
Selon l'invention, le dispositif séparateur interélectrodes pour accumulateur au plomb comprenant une électrode positive, une électrode négative et un électrolyte à base d'acide sulfurique, comprend deux éléments plans munis d'ouvertures pour le passage de 1'électrolyte, disposés parallèlement, à un écartement donné, et un ensemble d'entretoises placées entre les deux éléments plans pour maintenir cet écartement, lesdites entretoises étant fixées à l'un au moins des deux éléments plans.
Statement of the invention
According to the invention, the interelectrode separator device for lead accumulator comprising a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte based on sulfuric acid, comprises two planar elements provided with openings for the passage of the electrolyte, arranged in parallel, at a given spacing, and a set of spacers placed between the two planar elements to maintain this spacing, said spacers being fixed to at least one of the two planar elements.

Selon l'invention, l'électrode positive peut tre séparée de l'élément plan en regard par un élément microporeux. According to the invention, the positive electrode can be separated from the opposite planar element by a microporous element.

Ainsi, dans son principe, l'invention est destinée à ménager un espace indéformable entre deux électrodes de polarités opposées, soumises à la contrainte mécanique ci-dessus évoquée. Ce dispositif séparateur est constitué de deux éléments plans reliés par un ensemble d'entretoises. Les éléments plans sont destinés à tre appliqués sur les électrodes, soit directement, soit en intercalant un élément poreux tel que ceux classiquement utilisés en technologie traditionnelle, par exemple en fibres de verre ou de polymère, tissées ou non, ou éléments microporeux.  Thus, in principle, the invention is intended to provide a non-deformable space between two electrodes of opposite polarities, subject to the mechanical stress mentioned above. This separator device consists of two planar elements connected by a set of spacers. The planar elements are intended to be applied to the electrodes, either directly or by interposing a porous element such as those conventionally used in traditional technology, for example in glass or polymer fibers, woven or not, or microporous elements.

L'ensemble d'entretoises garantit un écartement constant entre les deux éléments plans, sur toute la plage de contraintes envisagées (50 à 500 kPa), préférentiellement 100 à 300 kPa.The set of spacers guarantees a constant spacing between the two planar elements, over the entire range of stresses envisaged (50 to 500 kPa), preferably 100 to 300 kPa.

Pour tre perméables à l'électrolyte, les éléments plans sont munis d'ouvertures. La forme de ces dernières et leur nombre peuvent tre tels que l'élément plan s'apparente à une grille. To be permeable to the electrolyte, the planar elements are provided with openings. The shape of the latter and their number can be such that the planar element resembles a grid.

La présence de ce dispositif séparateur entre les électrodes permet de transmettre les contraintes aux électrodes de l'accumulateur en maintenant 1'écartement voulu entre les deux électrodes, qui est généralement de 3 à 6 mm. The presence of this separating device between the electrodes makes it possible to transmit the stresses to the electrodes of the accumulator while maintaining the desired spacing between the two electrodes, which is generally 3 to 6 mm.

Cette disposition est particulièrement avantageuse dans le cas d'accumulateurs à recombinaison catalytique utilisant un matelas de microfibres de verre entre les électrodes pour retenir l'électrolyte par capillarité tout en ménageant dans ce matelas des canaux gazeux pour la diffusion de l'oxygène depuis l'électrode positive vers l'électrode négative. This arrangement is particularly advantageous in the case of accumulators with catalytic recombination using a mattress of glass microfibers between the electrodes to retain the electrolyte by capillary action while providing in this mattress gas channels for the diffusion of oxygen from the positive electrode to the negative electrode.

Avec cette disposition, le matelas de microfibres n'est pas soumis à la contrainte appliquée aux électrodes et son épaisseur peut demeurer constante tout au long de la vie de la batterie. Il en est donc de mme de la porosité de ce matelas et de son taux d'imprégnation par l'électrolyte. With this arrangement, the microfibres mattress is not subjected to the stress applied to the electrodes and its thickness can remain constant throughout the life of the battery. The same is therefore true of the porosity of this mattress and of its rate of impregnation with the electrolyte.

Dans le dispositif séparateur de l'invention, les deux éléments plans munis d'ouvertures pour le passage de l'électrolyte peuvent tre réalisés sous différentes formes, par exemple sous la forme de grilles, de feuilles perforées ou de fibres tissées. In the separator device of the invention, the two planar elements provided with openings for the passage of the electrolyte can be produced in different forms, for example in the form of grids, perforated sheets or woven fibers.

L'électrolyte disposé entre les électrodes et dans l'espace ménagé entre les entretoises peut tre liquide (cas des accumulateurs ouverts), gélifié ou retenu par capillarité sur des microfibres de verre (cas des accumulateurs à recombinaison). The electrolyte placed between the electrodes and in the space provided between the spacers can be liquid (in the case of open accumulators), gelled or retained by capillarity on glass microfibers (in the case of recombinant accumulators).

De préférence, l'un au moins de ces éléments plans est sous la forme d'une grille rigide, et les entretoises sont fixées sur cette grille rigide par soudure ou par emboîtement. Preferably, at least one of these planar elements is in the form of a rigid grid, and the spacers are fixed to this rigid grid by welding or by interlocking.

La grille peut avoir des ouvertures de différentes formes, par exemple des ouvertures de section carrée, rectangulaire, circulaire ou triangulaire. The grid may have openings of different shapes, for example openings of square, rectangular, circular or triangular section.

Selon un premier mode de réalisation du dispositif, les deux éléments plans sont constitués par deux grilles rigides solidarisées l'une à l'autre par des entretoises perpendiculaires aux grilles. According to a first embodiment of the device, the two planar elements consist of two rigid grids secured to one another by spacers perpendicular to the grids.

Dans ce cas, les entretoises peuvent avoir la forme de barreaux de section constante, par exemple circulaire ou carrée. La section des barreaux est choisie en fonction de la nature du matériau utilisé pour obtenir un ensemble rigide, ne se déformant pas sous l'action de la contrainte appliquée aux électrodes. In this case, the spacers may have the form of bars of constant section, for example circular or square. The section of the bars is chosen according to the nature of the material used to obtain a rigid assembly, not deforming under the action of the stress applied to the electrodes.

Dans ce mode de réalisation, les entretoises peuvent tre soudées sur chaque grille, ou bien tre soudées sur une seule grille et emmanchées à force dans l'autre grille qui comporte dans ce cas des logements appropriés pour les extrémités des entretoises. In this embodiment, the spacers can be welded to each grid, or else be welded to a single grid and force-fitted into the other grid which in this case includes suitable housings for the ends of the spacers.

Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant dans le cas d'accumulateurs à recombinaison catalytique car on peut inclure entre les deux éléments plans, un matelas de microfibres de verre retenant l'électrolyte, qui sera traversé par les entretoises. This embodiment is particularly advantageous in the case of accumulators with catalytic recombination because it is possible to include between the two planar elements, a glass microfibres mattress retaining the electrolyte, which will be crossed by the spacers.

Une telle disposition peut tre réalisée à l'avance par le constructeur du séparateur. Such an arrangement can be made in advance by the manufacturer of the separator.

Selon un second mode de réalisation de l'invention, l'un des éléments plans est constitué par une grille rigide, l'autre élément plan est constitué par un voile fibreux tissé appliqué et fixé sur l'électrode négative, et les entretoises sont fixées sur la grille rigide. Elles peuvent comporter à leur extrémité des picots venant s'insérer dans le voile fibreux. According to a second embodiment of the invention, one of the planar elements is constituted by a rigid grid, the other planar element is constituted by a woven fibrous web applied and fixed on the negative electrode, and the spacers are fixed on the rigid grid. They may have spikes at their ends which are inserted into the fibrous web.

Ce voile fibreux peut constituer une pochette entourant totalement l'électrode négative en étant tendu sur cette électrode. This fibrous veil can constitute a pocket completely surrounding the negative electrode by being stretched over this electrode.

Selon l'invention, les constituants du dispositif séparateur, éléments plans (grille ou voile fibreux tissé) et entretoises sont réalisés en un matériau inerte vis-à-vis de l'électrolyte. On peut utiliser en particulier un polymère organique choisi par exemple parmi les polyoléfines comme les polypropylènes et polyéthylènes, les poly (chlorure de vinyle) et le polystyrène-butadiène-acrylonitrile (ABS). According to the invention, the components of the separating device, planar elements (grid or woven fibrous web) and spacers are made of a material inert with respect to the electrolyte. It is possible in particular to use an organic polymer chosen, for example, from polyolefins such as polypropylenes and polyethylenes, poly (vinyl chloride) and polystyrene-butadiene-acrylonitrile (ABS).

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the following description of exemplary embodiments, given of course by way of illustration and not limitation, with reference to the accompanying drawings.

Brève description des figures
-la figure 1, déjà décrite, est une vue
schématique en coupe verticale d'un
accumulateur au plomb conforme à l'art
antérieur,
-la figure 2 est une vue en perspective d'un
dispositif séparateur conforme au premier mode
de réalisation de l'invention,
-la figure 3 représente en coupe longitudinale
l'une des grilles de la figure 2,
-les figures 4 et 5 représentent d'autres formes
de grilles utilisables dans le dispositif de
l'invention,
-la figure 6 est une vue schématique en coupe
verticale d'un dispositif conforme au second
mode de réalisation de l'invention.
Brief description of the figures
FIG. 1, already described, is a view
schematic in vertical section of a
lead acid battery according to art
prior,
FIG. 2 is a perspective view of a
separating device according to the first mode
realization of the invention,
FIG. 3 represents in longitudinal section
one of the grids of figure 2,
FIGS. 4 and 5 represent other forms
of grids usable in the device of
the invention,
FIG 6 is a schematic sectional view
vertical of a device conforming to the second
embodiment of the invention.

Exposé détaillé des modes de réalisation
Sur la figure 2, on a représenté en perspective un dispositif séparateur inter-électrodes, conforme au premier mode de réalisation de l'invention. Dans ce cas, le dispositif séparateur comprend deux éléments plans 21 et 23 en forme de grille entre lesquels sont disposées des entretoises 25 ayant la forme de barreaux, les grilles 21 et 23 ont des ouvertures 27 de section carrée et les barreaux 25 sont solidaires des deux grilles 21 et 23.
Detailed description of the embodiments
In Figure 2, there is shown in perspective an inter-electrode separator device, according to the first embodiment of the invention. In this case, the separating device comprises two planar elements 21 and 23 in the form of a grid between which are placed spacers 25 having the form of bars, the grids 21 and 23 have openings 27 of square section and the bars 25 are integral with the two grids 21 and 23.

Sur la figure 3, on a représenté le dessin d'une des grilles 21 ou 23 et l'on voit sur cette figure les ouvertures 27 de section carrée et les points d'ancrage des barreaux 25 aux noeuds de la grille 21. In FIG. 3, the drawing of one of the grids 21 or 23 has been shown and in this figure we see the openings 27 of square section and the anchoring points of the bars 25 at the nodes of the grid 21.

La grille peut bien entendu présenter des ouvertures de sections différentes comme représentées sur les figures 4 et 5. The grid can of course have openings of different sections as shown in FIGS. 4 and 5.

Sur la figure 4, on voit une grille à maille hexagonale dans laquelle les ouvertures 27 ont des sections triangulaires, les barreaux 25 étant solidarisés avec les grilles aux noeuds de la grille, c'est-à-dire aux sommets des hexagones et au centre de ceux-ci.  In Figure 4, we see a hexagonal mesh grid in which the openings 27 have triangular sections, the bars 25 being secured with the grids at the nodes of the grid, that is to say at the tops of the hexagons and in the center of these.

Sur la figure 5, on a représenté une grille ayant des ouvertures de section circulaire avec les emplacements des barreaux 25 disposés selon une maille carrée. In Figure 5, there is shown a grid having openings of circular section with the locations of the bars 25 arranged in a square mesh.

Toutes ces grilles peuvent tre réalisées par des procédés classiques. En particulier, l'une d'entre elles peut tre munie d'entretoises dès l'opération de moulage. La grille de la figure 5 peut tre formée d'une plaque ou feuille que l'on perfore ensuite pour avoir les ouvertures de section circulaire. All of these grids can be produced by conventional methods. In particular, one of them may be provided with spacers from the molding operation. The grid of FIG. 5 can be formed of a plate or sheet which is then perforated to have the openings of circular section.

Les grilles peuvent aussi comporter des logements pour permettre l'introduction des extrémités des barreaux dans ces logements et leur emmanchement à force. The grids can also include housings to allow the introduction of the ends of the bars in these housings and their press fit.

Les ensembles formés des grilles et des barreaux entretoises sont disposés entre les électrodes 1 et 3 de l'accumulateur de la figure 1. Ils peuvent tre en contact direct avec ces électrodes ou séparés de celles-ci par un élément tel que 7 ou par des éléments tels que 7 et 11, soit du côté de l'électrode négative par un voile fibreux 7, et du côté de l'électrode positive par un élément microporeux 11. Généralement, le dispositif séparateur est en contact direct avec l'électrode négative mais séparé de l'électrode positive par un élément microporeux tel que 11. The assemblies formed of grids and spacer bars are arranged between the electrodes 1 and 3 of the accumulator of FIG. 1. They can be in direct contact with these electrodes or separated from them by an element such as 7 or by elements such as 7 and 11, either on the side of the negative electrode by a fibrous web 7, and on the side of the positive electrode by a microporous element 11. Generally, the separating device is in direct contact with the negative electrode but separated from the positive electrode by a microporous element such as 11.

Sur la figure 6, on a représenté un dispositif séparateur conforme au second mode de réalisation de l'invention. In Figure 6, there is shown a separator device according to the second embodiment of the invention.

Dans ce cas, l'électrode négative 3 est recouverte d'un voile fibreux 7 qui forme l'un des éléments plans du dispositif séparateur de l'invention. Cet élément 7 peut entourer complètement l'électrode. Il peut tre constitué par un voile fibreux tissé de fibres organiques, par exemple de fibres de polypropylène. In this case, the negative electrode 3 is covered with a fibrous web 7 which forms one of the planar elements of the separator device of the invention. This element 7 can completely surround the electrode. It may consist of a fibrous veil woven from organic fibers, for example polypropylene fibers.

L'autre élément plan du dispositif séparateur est constitué par une grille 21 munie d'entretoises 25 dont l'extrémité 25a peut tre évasée et se terminer par des picots 26 qui peuvent tre insérés dans le voile fibreux tissé 7. The other planar element of the separating device consists of a grid 21 provided with spacers 25, the end 25a of which can be flared and terminate in pins 26 which can be inserted into the woven fibrous web 7.

Comme dans le mode de réalisation précédent, la grille 21 est munie d'ouvertures qui peuvent tre de différentes formes par exemple de section carrée, rectangulaire, circulaire, triangulaire ou autre. As in the previous embodiment, the grid 21 is provided with openings which can be of different shapes, for example of square, rectangular, circular, triangular or other section.

L'ensemble représenté sur la figure 6 peut tre disposé dans l'accumulateur de la figure 1 en prévoyant également la présence d'un élément microporeux 11 entre la grille 21 et l'électrode positive 1. The assembly shown in FIG. 6 can be placed in the accumulator of FIG. 1 while also providing for the presence of a microporous element 11 between the grid 21 and the positive electrode 1.

Références citées [1] FR-A-2 438 346 [2] Alzieu et al."Structure of lead acid batteries
adjusted to fast charge". The Fifth International
Electric Vehicle Symposium Philadelphia, 25 octobre 1978.
References cited [1] FR-A-2 438 346 [2] Alzieu et al. "Structure of lead acid batteries
adjusted to fast charge ". The Fifth International
Electric Vehicle Symposium Philadelphia, October 25, 1978.

[3] Electrochem. Soc., vol. 130, n 11, novembre 1983,
page 2144-2149.
[3] Electrochem. Soc., Vol. 130, no.11, November 1983,
page 2144-2149.

[4] Landfors, Journal of Power Sources 52,1994, page
99.
[4] Landfors, Journal of Power Sources 52.1994, page
99.

[5] Batteries International, Janvier 1998, p. 31-34. [5] Batteries International, January 1998, p. 31-34.

[6] Journal of Power Sources, 74,1998, p. 68-76. [6] Journal of Power Sources, 74.1998, p. 68-76.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif séparateur inter-électrodes pour accumulateur au plomb comprenant une électrode positive (1), une électrode négative (3) et un électrolyte à base d'acide sulfurique, qui comprend deux éléments plans (21,23,7) munis d'ouvertures (27) pour le passage de 1'électrolyte, disposés parallèlement, à un écartement donné, et un ensemble d'entretoises (25) placées entre les deux éléments plans pour maintenir cet écartement, lesdites entretoises étant fixées à l'un au moins des deux éléments plans. 1. Inter-electrode separator device for lead accumulator comprising a positive electrode (1), a negative electrode (3) and an electrolyte based on sulfuric acid, which comprises two planar elements (21,23,7) provided with openings (27) for the passage of the electrolyte, arranged in parallel, at a given spacing, and a set of spacers (25) placed between the two planar elements to maintain this spacing, said spacers being fixed to at least one of the two planar elements. 2. Dispositif séparateur selon la revendication 1, dans lequel l'électrode positive est séparée de l'élément plan en regard par un élément microporeux. 2. A separator device according to claim 1, in which the positive electrode is separated from the facing planar element by a microporous element. 3. Dispositif séparateur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les deux éléments plans sont constitués par deux grilles rigides solidarisées l'une à l'autre par des entretoises perpendiculaires aux grilles. 3. Separator device according to claim 1 or 2, wherein the two planar elements are constituted by two rigid grids secured to one another by spacers perpendicular to the grids. 4. Dispositif séparateur selon la revendication 3, dans lequel les entretoises sont soudées sur les grilles. 4. Separator device according to claim 3, in which the spacers are welded to the grids. 5. Dispositif séparateur selon la revendication 3, dans lequel les entretoises sont soudées sur une grille et emmanchées à force dans l'autre grille. 5. Separator device according to claim 3, wherein the spacers are welded on a grid and force-fitted into the other grid. 6. Dispositif séparateur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les grilles ont des ouvertures de section carrée, rectangulaire, circulaire ou triangulaire. 6. Separator device according to any one of claims 3 to 5, in which the grids have openings of square, rectangular, circular or triangular section. 7. Dispositif séparateur selon la revendication 1, dans lequel l'un des éléments plans est constitué par une grille rigide (2), l'autre élément plan est constitué par un voile fibreux tissé (7) appliqué et fixé sur l'électrode négative, et les entretoises (25) sont fixées sur la grille rigide. 7. Separator device according to claim 1, in which one of the planar elements is constituted by a rigid grid (2), the other planar element is constituted by a woven fibrous web (7) applied and fixed on the negative electrode. , and the spacers (25) are fixed to the rigid grid. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les entretoises (25) comportent à leur extrémité des picots (26) venant s'insérer dans le voile fibreux. 8. Device according to claim 7, wherein the spacers (25) have at their end spikes (26) coming to be inserted in the fibrous web. 9. Dispositif séparateur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la grille rigide est séparée de l'électrode positive par un élément microporeux appliqué sur cette électrode. 9. A separator device according to claim 7 or 8, wherein the rigid grid is separated from the positive electrode by a microporous element applied to this electrode. 10. Dispositif séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel un matelas de microfibres retenant l'électrolyte par capillarité est disposé entre les deux éléments plans. 10. Separator device according to any one of claims 1 to 9, in which a microfiber mattress retaining the electrolyte by capillary action is disposed between the two planar elements. 11. Dispositif séparateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les éléments plans et les entretoises sont en polymère résistant à l'acide sulfurique. 11. Separator device according to any one of claims 1 to 10, in which the planar elements and the spacers are made of polymer resistant to sulfuric acid. 12. Accumulateur au plomb dont les électrodes sont soumises à une contrainte mécanique de 50 à 500 kPa, comprenant un dispositif séparateur inter-électrodes selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.  12. Lead accumulator, the electrodes of which are subjected to a mechanical stress of 50 to 500 kPa, comprising an inter-electrode separator device according to any one of claims 1 to 11.
FR9812617A 1998-10-08 1998-10-08 INTER-ELECTRODE SEPARATOR DEVICE FOR LEAD ACCUMULATORS SUBJECT TO MECHANICAL CONSTRAINT Expired - Lifetime FR2784504B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9812617A FR2784504B1 (en) 1998-10-08 1998-10-08 INTER-ELECTRODE SEPARATOR DEVICE FOR LEAD ACCUMULATORS SUBJECT TO MECHANICAL CONSTRAINT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9812617A FR2784504B1 (en) 1998-10-08 1998-10-08 INTER-ELECTRODE SEPARATOR DEVICE FOR LEAD ACCUMULATORS SUBJECT TO MECHANICAL CONSTRAINT

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2784504A1 true FR2784504A1 (en) 2000-04-14
FR2784504B1 FR2784504B1 (en) 2000-12-22

Family

ID=9531334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9812617A Expired - Lifetime FR2784504B1 (en) 1998-10-08 1998-10-08 INTER-ELECTRODE SEPARATOR DEVICE FOR LEAD ACCUMULATORS SUBJECT TO MECHANICAL CONSTRAINT

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2784504B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1287568A1 (en) * 1999-10-06 2003-03-05 Squannacook Technologies LLC Battery paste
US7395979B2 (en) 2002-03-25 2008-07-08 Evanite Fiber Corporation Methods of modifying fibers

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1410595A (en) * 1920-12-18 1922-03-28 Ashton R Powell Separator for storage batteries
FR593013A (en) * 1924-03-14 1925-08-14 Comp Generale Electricite Separator for electric accumulators
US1772549A (en) * 1927-11-23 1930-08-12 Frank N Lloyd Separator plate
US2004304A (en) * 1933-08-01 1935-06-11 Willard Storage Battery Co Storage battery separator
FR1079582A (en) * 1952-06-28 1954-12-01 Bosch Gmbh Robert Separator for electric storage batteries
US2909588A (en) * 1953-01-05 1959-10-20 Electric Storage Battery Co Storage battery separator
US4320181A (en) * 1979-09-01 1982-03-16 Robert Bosch Gmbh Non-gassing storage battery
JPS57196475A (en) * 1981-05-27 1982-12-02 Showa Gomme Kk Isolating method of plate for lead storage battery
JPS60249262A (en) * 1984-05-24 1985-12-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Paste type lead-acid battery
JPS6460970A (en) * 1987-08-31 1989-03-08 Shin Kobe Electric Machinery Sealed type lead storage battery
DE3728160A1 (en) * 1987-08-24 1989-03-09 Varta Batterie Lead-acid battery
EP0352450A1 (en) * 1988-06-23 1990-01-31 Kw Battery Company Multilaminate material and separator assembly for electrochemical cells

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1410595A (en) * 1920-12-18 1922-03-28 Ashton R Powell Separator for storage batteries
FR593013A (en) * 1924-03-14 1925-08-14 Comp Generale Electricite Separator for electric accumulators
US1772549A (en) * 1927-11-23 1930-08-12 Frank N Lloyd Separator plate
US2004304A (en) * 1933-08-01 1935-06-11 Willard Storage Battery Co Storage battery separator
FR1079582A (en) * 1952-06-28 1954-12-01 Bosch Gmbh Robert Separator for electric storage batteries
US2909588A (en) * 1953-01-05 1959-10-20 Electric Storage Battery Co Storage battery separator
US4320181A (en) * 1979-09-01 1982-03-16 Robert Bosch Gmbh Non-gassing storage battery
JPS57196475A (en) * 1981-05-27 1982-12-02 Showa Gomme Kk Isolating method of plate for lead storage battery
JPS60249262A (en) * 1984-05-24 1985-12-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Paste type lead-acid battery
DE3728160A1 (en) * 1987-08-24 1989-03-09 Varta Batterie Lead-acid battery
JPS6460970A (en) * 1987-08-31 1989-03-08 Shin Kobe Electric Machinery Sealed type lead storage battery
EP0352450A1 (en) * 1988-06-23 1990-01-31 Kw Battery Company Multilaminate material and separator assembly for electrochemical cells

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 045 (E - 160) 23 February 1983 (1983-02-23) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 113 (E - 399) 26 April 1986 (1986-04-26) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 013, no. 270 (E - 776) 21 June 1989 (1989-06-21) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1287568A1 (en) * 1999-10-06 2003-03-05 Squannacook Technologies LLC Battery paste
EP1287568A4 (en) * 1999-10-06 2006-06-28 Squannacook Technologies Llc Battery paste
US7395979B2 (en) 2002-03-25 2008-07-08 Evanite Fiber Corporation Methods of modifying fibers

Also Published As

Publication number Publication date
FR2784504B1 (en) 2000-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012025505A1 (en) Bipolar electrochemical battery with an improved casing
FR2993098B1 (en) CURRENT COLLECTOR FOR LITHIUM BATTERY
CN1204636C (en) Battery electrode and manufacture method thereof
FR2974674A1 (en) BIPOLAR LI-ION ELECTROCHEMICAL ACCUMULATOR WITH INCREASED CAPABILITY
EP3311432A1 (en) Method for producing an electrochemical bundle for a metal-ion battery comprising folding or coiling the sheet ends around themselves
EP2417654A1 (en) Acid-lead battery electrode comprising a network of pores passing therethrough, and production method
WO2003079465A2 (en) Separator for secondary electrical accumulators with gas recombination
FR2938122A1 (en) ELECTROLYTE WITH REDUCED RIGIDITY, AND ELECTROCHEMICAL SYSTEM COMPRISING SUCH ELECTROLYTE
KR101300585B1 (en) Secondary Battery Comprising Insulator
EP0666608A1 (en) Maintenance-free rechargeable electrochemical generator with aqueous electrolyte
EP1964203A1 (en) Fuel cell with current collectors integrated with the solid electrolyte and process for manufacturing such a fuel cell
FR2784504A1 (en) Lead-acid battery electrode separator e.g. for electric vehicles comprises grids in contact with electrodes and spacers welded between them
EP1082775B1 (en) Lead battery with improved performance
WO2007063234A1 (en) Electricity generation module including a plurality of electrochemical cells
WO1980000766A1 (en) Improvement to lead storage cells and process for manufacturing such cell
JP3710669B2 (en) Method for manufacturing wound electrode for battery
CA1139836A (en) Lead-acid battery
EP3311433A1 (en) Method for producing an electrochemical bundle for a metal-ion battery comprising metal foam at the ends of strips
FR3048308A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRODE AND ELECTRODE OBTAINED AND BATTERY CELL EQUIPPED WITH SUCH ELECTRODES
EP3327818B1 (en) Metal-ion battery provided with a stack of electrodes and characterized by high capacity and high power
FR3059159A1 (en) ELECTRODE FOR ELECTROCHEMICAL BEAM OF A METAL-ION BATTERY WITH HIGH ENERGY DENSITY, CYLINDRICAL OR PRISMATIC ACCUMULATOR
EP0427141B1 (en) Method for covering an electrode with a sponge like support for electrochemical generator and electrode obtained by this process
FR2544134A1 (en) Method of manufacturing an electrode for an electrochemical generator, electrode thus obtained and applications
EP2826082B1 (en) Lower weight li-ion electrochemical accumulator
JP2021111464A (en) Electrode and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 19

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 20