Batterie électrique secondaire L'invention est relative aux batteries élec triques du type dit secondaire ; et elle con cerne, plus particulièrement, les batteries du genre de celles, plus spécialement visées ci- après, dans lesquelles les électrodes positives et négatives sont constituées par des grilles en plomb ou alliage de plomb garnies avec une pâte qui est traitée pour former la partie ac tive de la batterie, les plaques étant assemblées alternativement avec, entre elles, des feuilles en matière séparatrice poreuse, de manière à constituer une sorte de paquet comprimé monté à l'intérieur d'un boîtier,
la disposition étant telle que les séparateurs pressent intime ment contre toute la surface des plaques afin de supporter la matière active. Si on le désire, les électrodes et les séparateurs peuvent absor ber ensemble la totalité de l'électrolyte liquide nécessaire pour le fonctionnement de la bat terie, en évitant ainsi qu'il y ait de l'électro lyte libre.
L'invention a pour but, entre autres, d'éta blir une construction améliorée de batterie du genre susdit, capable de fournir de fortes dé charges avec un rendement (ou capacité) élec trique exceptionnellement élevé, la batterie étant, en outre, construite de telle manière que ses caractéristiques de rendement puis sent être maintenues pendant toute la durée de la batterie. De plus, la batterie améliorée n'occupe qu'une partie de l'espace occupé par une batterie normale de capacité égale et elle est, en conséquence, de poids moindre.
Un autre but de l'invention est de réaliser une batterie secondaire du genre susdit qui puisse être chargée très rapidement, par exem ple en une heure, la batterie n'étant pas en dommagée par la rapidité inhabituelle de la charge.
Les grilles positives d'une batterie acide au plomb sont soumises à une action anodique corrosive et par suite, habituellement, la durée d'une batterie est limitée à celle des grilles positives. Dans les batteries. à plaques minces, dans lesquelles les barres de grille sont très minces, la durée des grilles positives est par ticulièrement courte.
A cet effet la batterie électrique secondaire selon l'invention est caractérisée en ce que les plaques positives comportent des grilles min ces dont l'épaisseur est inférieure à 1,5 mm, les barres conductrices de chacune desdites grilles étant écartées les unes des autres de manière telle que la largeur des espaces com pris entre les barres soit au moins égale à huit fois l'épaisseur de la plaque.
Habituellement, les espaces entre barres sont rectangulaires, et dans ce cas, la largeur d'un espace quelconque peut être estimée égale à la distance entre les côtés les plus longs. Mais il est évident que les barres peu vent être arrangées pour présenter entre elles des espaces ayant une variété très grande de formes et, par conséquent, dans le cas où ces espaces ne sont pas rectangulaires, la largeur d'un espace quelconque, dans le cadre de la présente invention, peut être considérée comme étant la largeur moyenne, c'est-à-dire la surface de l'espace intermédiaire divisé par sa plus grande longueur.
De préférence, les barres délimitant la lar geur desdits espaces ont une section arrondie. Ainsi, lesdites barres peuvent présenter une section transversale de forme allongée dont la plus grande épaisseur est située dans le plan de la plaque.
Un a découvert que les batteries du genre décrit peuvent être construites avec des pla ques positives d'une épaisseur égale seulement à 1,2 à 1,3 mm environ ou 1,1 mm ou 0,75 mm ou même moins, avec des barres très écartées fonctionnant comme conduc teurs. Les conducteurs ou barres dans une grille de 1,3 mm auront normalement la pleine épaisseur de la grille, mais leur largeur peut descendre à 0,75 mm ; dans la grille à 0,75 mm, l'épaisseur de la barre sera de 0,75 mm, mais la largeur (mesurée dans le plan de la plaque) peut être de 1,2 à 1,3 mm ou plus selon les nécessités électriques.
Les différentes < pastilles ou parties de matière active, qui remplissent les espaces dans la grille compris entre les barres, ont une grande largeur par rapport à leur épaisseur, le rap port des épaisseurs desdites pastilles à leur lar geur (telle que définie ci-dessus) étant avan tageusement de l'ordre de 1 à 8 ou de 1 à 12 ou même plus, le rapport de 1 à 30 étant tout à fait possible pour des plaques très fines. A cause de leur section relativement petite et de la forte densité du courant entrant dans la matière active et en sortant, pendant la charge et pendant la décharge, les barres ont, de pré férence, une forme circulaire ou ovale ou une autre forme arrondie en section transversale, de manière à éviter ou à réduire l'oxydation du métal provoquée par action électrolytique.
Mais, si on le désire, quelques barres,auxiliai res plus minces peuvent être incluses dans la grille pour rendre la plaque composite suffi samment robuste jusqu'au moment où elle est assemblée pour former la batterie, lesdites bar res auxiliaires plus minces étant ensuite con verties en peroxyde de plomb au début du fonctionnement de la batterie. Les plaques positives peuvent comprendre des grilles en plomb ou alliage de plomb cons tituées par des barres très écartées, de section transversale approximativement circulaire ou ovale, le rapport de la largeur des espace ments entre les barres à l'épaisseur des barres elles-mêmes étant au moins de 8 à 1 et, de préférence, environ de 12 à 1 ou de 16 à 1 ou même de 24 à 1 ou plus.
Les intervalles com pris entre les barres sont remplis de pâte pour former un paquet avec des feuilles minces de matière séparatrice placées entre les plaques successives, et l'ensemble du paquet étant dis posé dans un boîtier qui a des dimensions tel les qu'il soumet continuellement le paquet à un effort de compression. De préférence, les plaques sont très minces, soit par exemple 1,1 mm ou même moins.
Un avantage important de l'invention ré side en ce que les batteries ainsi construites sont beaucoup moins affectées par les froids extrêmes (de l'ordre de - 5 à - 160) que les batteries de construction normale, des es sais ayant montré .que ces batteries continuent à fonctionner (bien qu'avec une capacité ré duite) quand la température est tellement basse que lesdites batteries normales sont ren dues complètement inopérantes.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exem ples, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation, avec parties en coupe, d'une batterie secondaire <B>1</B> lectrique munie de plaques très minces, selon l'invention. La fig. 2 est une vue en élévation, à plus grande échelle, d'une des grilles utilisées pour former une plaque positive. La fig. 3 est une vue en coupe partielle suivant 3-3 de la fig. 2, de la même grille à une échelle plus grande.
Les fig. 4 et 5 sont des vues similaires à la fig. 3 de variantes des barres de grilles. Les fig. 6 et 7 sont des vues, en élévation, d'autres variantes de grilles selon l'invention. La batterie, montrée à la fi-. 1, comporte un boîtier rigide 10, en une matière isolante et résistant aux acides, muni d'un couvercle 11 au travers duquel font saillie les bossages des bornes habituelles, le bossage de la borne posi tive étant représenté en 12. Le couvercle est également muni d'un tube d'évent 13, ainsi que d'un bouchon 14 servant à verser l'élec trolyte quand on met la batterie en service et à permettre l'échappement des gaz pendant le fonctionnement, comme cela est bien connu pour ces batteries acides au plomb.
Dans le boîtier 10 est logé un paquet de plaques et de feuilles séparatrices comprimées, paquet qui est désigné, d'une manière générale, par 15. Ce paquet est composé d'un jeu de pla ques négatives 16, disposées alternativement avec des plaques positives 17, des feuilles sé paratrices 18 étant interposées entre les pla ques consécutives, lesdites feuilles dépassant les plaques sur les bords supérieur, inférieur, et verticaux, de manière à rendre l'isolation meilleure en ces endroits et aussi à éviter qu'il n'existe des espaces libres à l'intérieur du boî tier 10.
Avant qu'il soit introduit dans le boî tier 10, l'ensemble du paquet 15 est fortement comprimé dans une direction normale aux plans des plaques de manière que, même alors, il ne coulisse qu'à frottement dur entre les pa rois internes du boîtier 10 ; par suite, pendant le fonctionnement, le boîtier 10 maintient le paquet 15 sous forte compression, de sorte que les feuilles séparatrices sont pressées intime ment et élastiquement contre les plaques sur toute la surface desdites plaques, en assurant ainsi que toute la matière active en pâte est supportée efficacement en empêchant sa désintégration, sa rupture et son expulsion.
Les plaques positives 17 sont reliées ensemble, à leurs parties supérieures, par un pont 19 au- quel est fixé le bossage de borne 12, et une disposition semblable (non représentée) est utilisée pour les plaques négatives 16 comme il est bien connu dans cette technique.
Les plaques 16 et 17 sont exceptionnelle ment minces, comme il a été expliqué ci-des sus, et l'on voit à la fig. 2 une grille convenant pour être utilisée comme grille positive. Dans un exemple de réalisation qui a donné de bons résultats, les plaques ont une forme carrée de 89 mm de côté et leur épaisseur n'est que de 0,9 mm. En plus de cette extrême minceur des plaques, les ouvertures dans la grille sont exceptionnellement larges, ce qui produit (quand les grilles sont remplies) des pastilles de matière active qui sont beaucoup plus lar ges, relativement à leur épaisseur, que toutes celles utilisées jusqu'ici.
De cette façon, le poids du métal de la grille peut être fortement réduit, ce qui permet d'avoir un volume de matière active accru en proportion, ce qui, à son tour, augmente la capacité électrique ef fective de la plaque. Ainsi, la grille que mon tre la fig. 2 comprend un cadre extérieur carré 20 portant l'oreille de connexion habituelle 21 et incluant une série de barres horizontales so lidaires 22 de section transversale ovale, cou pées par un jeu de barres verticales 23, de manière à former des ouvertures ou espaces rectangulaires 24 qu'on remplit de pâte à l'oxyde de plomb pour former la matière ac tive de la plaque comme il est usuel dans la technique, la surface de la pâte étant plane et affleurant avec les pièces 20, 22 et 23.
Ainsi, l'épaisseur t des pastilles de matière active (dont il en est représenté une en 25, à la fig. 3), remplissant les espaces 24, est sensiblement égale à celle du cadre 20 et des barres 22, 23, c'est-à-dire environ 0,9 mm. La longueur des espaces rectangulaires est indiquée en L et les espaces rectangulaires 24 présentent une lar geur (telle que définie précédemment) indiquée en b, et de cette manière, à la fig. 3, le rap port entre la largeur<I>b</I> et l'épaisseur<I>t</I> de l'es pace est environ de 20 : 1.
D'autres formes de section des barres sont montrées, à titre d'exemples, dans les fig. 4 et' 5, qui sont des vues correspondant à la fig. 3. Dans les deux cas, les sections sont prises à angle droit par rapport à la longueur des es paces rectangulaires de la grille, de sorte que les largeurs sont montrées en b dans chaque cas. Les barres 22 de la fig. 4 ont des sections transversales rectangulaires et celles de la fig. 5, une section transversale triangulaire, les sommets des triangles étant dirigés alter nativement vers les faces opposées de la plaque.
On se rendra compte que les barres com posant les grilles peuvent être agencées sui vant une grande variété de manières, et deux de ces dispositions sont représentées dans les fig. 6 et 7. Dans la première de ces figures, les barres désignées par 26 forment un dessin en nid d'abeilles, avec des espaces hexagonaux 24a qui sont, ici aussi, très larges par rapport à l'épaisseur des barres. Dans ce cas, les espa ces 24a ne sont pas rectangulaires et, par suite, la largeur qui intervient est la largeur moyenne constituant une mesure utile de la grandeur relative de ces espaces.
Ainsi, dans un agen cement tel que celui de la fig. 6, la largeur moyenne peut être facilement calculée en pre nant la surface<I>A</I> d'un espace type<I>24a</I> et en la divisant par sa plus grande longueur indi quée en L'. L'épaisseur de la plaque est prise inférieure à un huitième de cette largeur moyenne<B>AIL'</B> et, de préférence, inférieure à un douzième, un seizième ou un vingt-qua trième ou même encore moins. Réciproque ment, il est possible, naturellement, de choisir l'épaisseur de la plaque t et de dessiner les vides 24a de manière que leur largeur moyenne<B>AIL'</B> soit au moins huit, ou douze, ou seize, ou vingt-quatre ou un plus grand nombre de fois l'épaisseur t.
En adoptant ces espacements larges pour la matière active, les barres 26 peuvent encore être relativement solides sans restreindre l'espace correspondant alloué à la matière active et, si l'on prend des barres 26 ayant une section transversale cir culaire ou ovale, on trouve que la corrosion électrolytique peut être réduite à une valeur négligeable. A la fig. 7, de grands espace ments sont formés entre trois jeux de barres parallèles 27, 28 et 29, de manière à donner aux espaces 24b la forme de triangles. Ici en core, la largeur moyenne, du point de vue de l'invention, peut être estimée en divisant la surface (A) par la plus grande dimension droite (L'), cette dimension coïncidant dans ce cas avec le plus grand côté.
L'épaisseur t de la plaque est ainsi inférieure à un huitième de la largeur moyenne<B>AIL',</B> et de préférence inférieure à un douzième de cette valeur, ou un seizième, ou un vingt-quatrième, ou même moins. Il n'est évidemment pas nécessaire que tous les espaces d'une plaque soient égaux au moins à huit fois l'épaisseur de la plaque ; par exemple, les espaces 24c, à l'endroit où la grille atteint le fond du cadre 20, sont petits et on peut, par conséquent, les négliger.
Dans tous les cas, l'épaisseur des barres ou de cer taines d'entre elles peut diminuer, en s'éloi gnant de l'oreille de connexion 21, par exem ple dans le but d'égaliser la densité de courant dans les barres ; ainsi, près du haut des pla ques, les barres peuvent avoir une section ovale et elles peuvent ensuite s'effiler progres sivement pour présenter une section circulaire au fond.
Des plaques du modèle décrit ci-dessus ne seraient pas utilisables dans une batterie de construction normale employant un électrolyte libre liquide, car la désintégration de la ma tière active s'effectuerait très rapidement. Par contre, dans une batterie d'un type dans lequel les feuilles séparatrices sont en contact avec la matière active sur la totalité de la surface et la maintiennent efficacement en place à cause de la pression de serrage du boîtier, les pas tilles de matière active sont minces et étendues et il en résulte les avantages décrits ci-dessus.