Origines de la batterie acide au plomb

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Origines de la durée de vie de la batterie acide au plomb

Il est vrai que les batteries sont l’une des innovations majeures qui se sont combinées avec d’autres technologies pour façonner le monde industriel moderne. De l’industrie à l’usage domestique en passant par l’usage personnel, ils nous ont vraiment donné des libertés et des possibilités qui seraient impossibles sans stockage d’énergie portable et stationnaire.

Il est très clair pour tout homme moderne, que la marche de la batterie dans de plus en plus d’aspects de notre vie quotidienne est sur une augmentation rapide, de l’utilisation à une seule cellule-unique dans les appareils de poche comme une alcaline AA pour une souris d’ordinateur ou une cellule bouton zinc-air utilisé dans une montre-bracelet, à un système de stockage d’énergie de batterie à l’échelle du réseau mégawatt (BESS). Malgré cette pléthore de chimies et d’applications, c’est la chimie des batteries acides de plomb qui est encore, après 160 ans depuis son invention, le fournisseur le plus prolifique d’énergie stockée sur la planète. Fig. 1 montre la ventilation des ventes de batteries par type et MWh vendus au cours des 27 dernières années

Avantages et inconvénients de la batterie acide de plomb
Fig 1 ventilation des ventes de batteries par type et MWh
Fig 2 La batterie de Bagdad
Fig – 2 La batterie de Bagdad

Cela est une surprise pour certains qui pensent que le li-ion est la technologie la plus vendue. C’est vrai, mais seulement en valeur, pas en, la capacité. En raison de son coût plus élevé par kWh, la batterie lithium-ion a une valeur de vente plus élevée et un revenu plus élevé que l’acide de plomb. Cependant, c’est l’une des raisons pour lesquelles les batteries au plomb acide (LAB) a enduré si longtemps dans un environnement commercial très concurrentiel et changeant.

Dans ce blog, nous examinons l’invention des batteries acide au plomb – une batterie de stockage électrochimique, et tracer ses origines à travers l’histoire, des premiers exemples connus de cellules électrochimiques à la VRLA moderne et les versions bipolaires.

En 1749, Benjamin Franklin, le polymath américain, utilisa pour la première fois le terme « batterie » pour décrire un ensemble de condensateurs liés qu’il utilisait pour ses expériences avec l’électricité. Ces condensateurs étaient des panneaux de verre recouverts de métal sur chaque surface. Ces condensateurs ont été chargés d’un générateur statique et déchargés en touchant le métal à leur électrode. Les relier ensemble dans une « batterie » a donné une décharge plus forte. Ayant à l’origine le sens générique d’un « groupe de deux ou plusieurs objets similaires fonctionnant ensemble », comme dans une batterie d’artillerie, le terme a été utilisé pour les piles voltaïques et les dispositifs similaires dans lesquels de nombreuses cellules électrochimiques ont été reliées ensemble.

La batterie acide de plomb est un dispositif de stockage électrochimique et en tant que tel a le même principe de fournir un courant électrique et la tension que toutes les autres batteries électrochimiques, dont certaines ont précédé l’adoption de l’acide plomb comme une méthode de stockage et de livraison d’électricité. Cependant, c’était la première batterie qui était rechargeable. Cela signifiait qu’il pouvait être utilisé plusieurs fois et ramené à son état de charge complet lorsque nécessaire. C’est ce qui le distingue des autres chimies de batterie de son temps.

Revenir à l’époque où la première cellule électrochimique a été inventée est un peu controversé. Il y a une ancienne découverte babylonienne dont certains prétendent qu’elle est une cellule électrochimique qui fonctionne. Fig. 2 est une image de ce qui est devenu connu sous le nom de «Batterie de Bagdad». Il n’y a pas de consensus sur le fait que ces navires ont été utilisés comme batteries et qu’ils n’avaient aucun but électrochimique. Toutefois, s’ils sont remplis d’un électrolyte comme l’acide acétique, ils produiront un courant et une tension. Deux métaux différents dans un conducteur ionique – comment pourraient-ils ne pas?

Quel que soit le cas réel, nous devons avancer de près de 3000 ans jusqu’au XVIIIe siècle, lorsque deux Hollandais, Musschenbroek et Cunaeus, ainsi que le scientifique allemand Ewald Georg von Kleist, ont fait une version de travail du pot de Leydon. C’était essentiellement un condensateur et toujours pas une vraie batterie. C’est le Français Allesandro Volta qui a inventé ce que nous appellerions la première cellule électrochimique en 1800, maintenant connue sous le nom de Volta Volta Voltaic Pile, Il s’agissait essentiellement d’une tour verticale de cuivre alternant disques de cuivre et de zinc avec du tissu imbibé de saumure entre eux, Fig. 3

Les problèmes pratiques avec cette première batterie sont assez évidents (shorts latéraux de fuite d’électrolyte, garder le tissu humide, etc.). Cependant, il a produit un choc substantiel, et quand les connexions de série entre les cellules individuelles ont été faites, il a donné une secousse encore plus grande. Pourtant, ce n’était pas un moyen idéal de stocker et de livrer de l’électricité. Quelques améliorations ont été apportées à la conception qui a permis aux batteries de faire en connectant les cellules contenues dans les pots en verre individuels et c’était un Écossais – William Cruickshank, qui a fait une construction de boîte et a posé les plaques sur leur côté au lieu d’une pile. Ceci est devenu connu sous le nom de batterie de creux et a été, en fait, le précurseur de presque toutes les constructions modernes de batterie.

Cependant, le gros problème avec l’une ou l’autre de ces conceptions, c’est qu’ils n’étaient pas rechargeables. Une décharge et vous avez dû mettre dans de nouvelles plaques et électrolyte et recommencer. Pas vraiment une solution pratique pour stocker et fournir de l’électricité.

Ce n’est qu’en 1859 qu’un Français, Gustav Planté, invente la première cellule électrochimique rechargeable au monde. Il s’agissait d’une double feuille de plomb enroulée en spirale séparée par une bande de caoutchouc, immergée dans un électrolyte d’acide sulfurique et contenue dans un pot de verre Fig. 4.

Fig 3 Volta’s Voltaic Pile Battery
Fig 3 Volta’s Voltaic Pile Battery
Fig 4 Gustav Planté
Fig 4 Gustav Planté

Les plaques ont été chargées électriquement pour le plomb et le dioxyde de plomb avec des fils de décollage fixés à chaque feuille de plomb. La différence potentielle entre les plaques était de 2 volts. Il a donné une tension soutenue plus élevée et le courant que la pile voltaïque, mais, plus important encore, il pourrait être rechargé à partir d’une source électrique sans remplacer aucun des composants. Cette capacité de recharge et la tension plus élevée et les durées de courant plus longues de cette chimie sont arrivées à un moment opportun dans l’industrialisation et ont contribué à la propagation des télécommunications et de la puissance de secours où les alimentations principales n’étaient pas fiables.

Alors que la batterie est devenue une sensation du jour au lendemain dans le secteur de l’approvisionnement en énergie, elle était encore limitée dans sa capacité. Cela restait un problème jusqu’à ce qu’une percée majeure dans la commercialisation de la batterie acide de plomb soit faite en 1880 par Camille Alphonse Fauré. Afin d’augmenter la durée du courant lors de sa décharge, il a eu l’idée d’enrober les feuilles de plomb d’une pâte d’oxydes de plomb, d’acide sulfurique et d’eau. Il a ensuite développé le processus de durcissement par lequel les plaques enduites ont été mises dans une atmosphère chaude et humide.

Dans ces conditions, le mélange de pâte a formé des sulfates de plomb de base qui ont également réagi avec les électrodes de plomb pour former un lien de faible résistance. Les plaques ont ensuite été chargées dans l’acide sulfurique et la pâte séchée a été convertie en matériel électrochimiquement actif. Cela a donné une capacité beaucoup plus élevée que la cellule planté d’origine.

Toujours en 1881, Ernest Volkmar remplaça le chef de file en utilisant une grille de plomb. Cette conception de grille a eu le double avantage de fournir plus d’espace pour le matériel actif, qui a donné une batterie de plus grande capacité et a également permis une meilleure liaison du matériel actif au réseau.

Ces deux avantages donnent une résistance plus faible et une batterie plus robuste avec une densité d’énergie spécifique plus élevée. Scudamore Sellon a amélioré cela en ajoutant de l’antimontie au plomb pour rendre la grille assez rigide pour traiter mécaniquement et vraiment commencer à introduire des vitesses de production plus rapides. 1881 fut en effet une année d’innovation produit portée par les nouvelles utilisations d’un approvisionnement électrique portable, comme le premier véhicule électrique propulsé par des batteries rechargeables, un scooter à 3 roues de Gustave Trouvé qui atteignait 12 km/h.

Un cauchemar d’assurance ! En 1886, le premier sous-marin propulsé par batterie acide plomb a été lancé en France. Nous avons également eu la première conception tubulaire de la plaque pour la batterie acide de plomb, conçu par S.C. Currie qui a donné une meilleure durée de vie du cycle et la densité énergétique.

À ce jour, les batteries acides au plomb étaient sur un rouleau et en 1899 Camille Jenatzy atteint 109 km/h dans une voiture électrique alimentée par des batteries au plomb acide. Avec cette marche de l’électricité, qui comprend l’installation du réseau de distribution d’électricité parisien en 1882 et l’émergence du télégraphe électrique Morse aux Etats-Unis, il était évident que la batterie d’acide de plomb devait être produite de manière commerciale appropriée.

Fig 5. Camille Jenatzy dans son véhicule électrique 105Kmh
Fig 5. Camille Jenatzy dans son véhicule électrique «Jamais Contente» de 105 km/h Sa femme, photographiée ici, utilise vraisemblablement le parapluie comme premier frein à parachute.
Fig 6. Genzo Shimadzu’s Lead Suboxide Manufacturing Machine
Fig 6. Machine de fabrication de sous-oxyde de plomb de Genzo Shimadzu

Début de la modernisation de la construction de batteries à l’acide au plomb

Le processus de production actuel d’oxyde de plomb et de conception ne s’est pas facilement prêté aux méthodes de production de masse. La demande de batteries au plomb acide à cette époque a rapidement dépassé la capacité de production. De nouvelles méthodes favorables à la production et la conception de batteries étaient nécessaires de toute urgence. La première percée est arrivée en 1898 lorsque George Barton a breveté une nouvelle méthode beaucoup plus rapide de production de l’oxyde de plomb utilisé pour fabriquer le matériau actif inventé par Fauré. Barton a utilisé la méthode traditionnelle de fusion et d’oxydation du plomb à l’aide d’air chauffé. Son innovation a été de produire de fines gouttelettes créées par l’agitation du plomb fondu qui a ensuite été soumis à un flux d’air humidifié à débit rapide.

  • Cela avait le double avantage d’accélérer considérablement le processus et de fournir une taille de particule beaucoup plus fine que la méthode traditionnelle qui a exigé un broyage supplémentaire pour donner un produit approprié pour le matériel actif de batterie. Ce n’est que 30 ans plus tard qu’un procédé alternatif a été inventé par Genzo Shimadzu de la Shimadzu Corporation.
  • Sa méthode était de jeter de petites pépites de plomb et de les empiler dans un moulin à billes rotatif avec de l’air chaud soufflé à travers. Cela a créé de l’oxyde de surface sur les pépites qui était cassante et écaillée, puis a été broyé jusqu’à une poudre fine. La vitesse du débit d’air a été contrôlée pour transporter des tailles particulières de particules hors du moulin et les stocker dans des silos prêts à être mélangés à la pâte.

  • Ces premières méthodes de fabrication d’oxyde de plomb pour l’industrie des batteries sont restées sans opposition pendant près d’un siècle. Les développements récents dans la recherche de méthodes plus respectueuses de l’environnement de recyclage des batteries (précipitations de plomb à partir de solutions d’acétate de plomb) peuvent, à l’avenir, fournir des méthodes de production alternatives, mais pour l’instant, il n’y a toujours pas d’alternative pratique.
    La conception de Gaston Planté n’était pas une solution pratique pour une batterie produite en série. Même les améliorations de Fauré et de l’Écossais William Cruickshank, qui ont mis des éléments de plaque Planté dans des compartiments pour former une batterie connectée à la série, n’ont pas fourni de fiabilité ou de capacité de production de masse.

C’est l’ingénieur et inventeur luxembourgeois Henri Owen Tudor qui est crédité d’avoir développé la première conception pratique des batteries au plomb en 1866. Il a établi sa première usine de fabrication à Rosport, au Luxembourg, et a continué avec d’autres investisseurs pour établir des usines à travers l’Europe. La clé de son succès a été une plaque de batterie plus robuste, qui était plus durable que la conception existante.

batterie acide de plomb de travail

À cette époque, Genzo Shimadzu a été la mise en place de la première usine de fabrication de batteries à l’acide plomb au Japon, et a produit une batterie de stockage d’acide de plomb plaque collée avec une capacité de 10 Ah. Ce fut le début de la société japonaise désormais familière, les batteries GS. Les deux entreprises ont été les pionnières dans les processus modernes et ont donné aux batteries à l’acide de plomb une plus grande fiabilité et vie.

Le 20ème siècle a fourni de nombreuses améliorations pour la batterie d’acide de plomb. Les améliorations ont commencé avec les matériaux de construction. Jusqu’aux deux premières décennies du XXe siècle, les contenants de piles se composaient de boîtes en bois doublées de caoutchouc ou de pas. Au début des années 1920, les techniques de moulage en caoutchouc dur (ébonite) s’étaient améliorées au point où il était possible de fournir des boîtes en caoutchouc dur multicellulaires, à l’épreuve des fuites, pour les cellules acides de plomb reliées aux séries de logements. L’utilisation de couvercles scellés a permis d’avoir scellé, sur les connexions de plomb supérieure entre les cellules. Cette construction, combinée à des séparateurs en bois et à des plaques très épaisses, a duré jusqu’au début des années 1950.

Autonomie de la batterie acide de plomb

Les développements à l’intérieur de la batterie ne sont pas totalement immobiles pendant cette période. Séparateurs de fibres de cellulose, imprégnés de résine est devenu une option légère et de résistance inférieure au séparateur en bois. Ces avantages et son déplacement plus faible de l’acide ont donné plus de possibilités de conception qui ont permis des capacités plus élevées et de meilleures performances de décharge à haut taux. Les améliorations apportées aux alliages antimonie au plomb ont donné une grille plus robuste, capable de résister à des processus plus automatisés et éventuellement permettre le pissant la machine. Les additifs dans la pâte comme le carbone pour la plaque négative et les fibres cellulosiques dans le matériau actif de plaque positive, ont donné un coup de pouce majeur à la durée de vie du cycle des batteries acides au plomb.

Fig 7 The trough battery which was in essence a Voltaic Pile laid down to prevent electrolyte leakage
Fig 7 La batterie de creux, qui était essentiellement une pile voltaique posée pour empêcher les fuites d’électrolyte
Fig 8 1940s état de l’art, batterie de démarrage de voiture en caoutchouc dur avec connecteurs intercell externes supérieurs
Fig 8 1940s état de l’art, batterie de démarrage de voiture en caoutchouc dur avec connecteurs intercell externes supérieurs

C’est toutefois au début des années 1950, lorsque les plastiques ont commencé à faire partie intégrante de notre mode de vie moderne, que les matériaux de batterie et les méthodes de traitement ont vraiment commencé à changer. Les propriétés physiques et chimiques, ainsi que la gamme de différents plastiques disponibles, signifiait que la construction de batteries et les méthodes de production pourraient être sérieusement remanié dans la seconde moitié du 20e siècle. Ajoutez à cela les progrès de la métallurgie des alliages de plomb utilisés dans la fabrication de grille, et l’industrie des batteries a connu une forte accélération de l’amélioration des performances et du coût de ses produits au cours de cette période.

Il est vraiment difficile de savoir par où commencer à énumérer les développements les plus importants, donc peut-être un ordre chronologique serait le plus approprié. Une grande partie de cela est un souvenir personnel plutôt que des faits historiques directs, mais il est assez précis pour être un compte rendu raisonnable des étapes technologiques qui ont conduit à la conception actuelle de batteries à l’acide plomb. Je pense que pour les années 1960, nous avons vu le passage automatique des plaques et le moulage semi-automatique des grilles atteindre des normes plus élevées de précision et de contrôle.

Cela a conduit à un remplacement progressif de la main de moulage et le collé à la main par le casting beaucoup plus rapide de grille de livre-moule et de truelle – méthodes de pâte de ceinture roulante pour les plaques simples ou doubles. Ces deux techniques ont donné des niveaux de production plus élevés et un meilleur contrôle sur la grille et les poids et dimensions des matériaux actifs. L’impact initial de cette mesure a été d’économiser de l’argent tant en ce qui concerne les coûts de main-d’œuvre que les coûts matériels. L’effet secondaire était qu’il a ouvert la voie aux bandes de tolérance plus étroites requises par les batteries de recombinaison.

Cela n’était possible, bien sûr, qu’en raison de la connexion à travers le mur des sangles de la batterie dans les cellules. Cette technique de soudage à soute est un héros méconnu du monde de l’ingénierie de la batterie. Essentiellement, il s’agit d’un dispositif très intelligent utilisant la valeur de résistance des décollages intercellulaires de plomb fondus électro-fondus pour déterminer quand le trou de cloison intercellulaire avait été rempli de plomb.

Cette méthode a enlevé le plomb haut de gamme lourd et coûteux et a permis d’utiliser un plaquen miroir chauffé beaucoup plus simple pour sceller la boîte et le couvercle. C’est sans tourner l’assemblage à l’envers comme avec la résine et les méthodes de colle. Non seulement cette méthode d’assemblage a-t-elle amélioré les taux de production et réduit les coûts, mais elle a également pratiquement éliminé une cause majeure de retours de garantie : les fuites d’acide.

Les progrès de la technologie séparatrice ont également facilité l’ingénierie de meilleures méthodes de production ainsi que la résolution d’un mode commun de défaillance de la batterie, celui des circuits courts internes. Initialement, la rigidité mécanique du cellulosique, puis les séparateurs en PVC sintered a permis l’empilage automatique des batteries. Cela a conduit au développement de la fonte-sur-sangle et l’assemblage automatique de la batterie acide de plomb. Il s’agissait d’un progrès majeur. Jusqu’à présent, la méthode d’assemblage de plaques avait toujours été la combustion à la main, à l’aide d’un moule à barre de bus fendu avec des fentes dans lesquelles les plaques étaient insérées à la main. Ils ont ensuite été soudés manuellement ensemble en faisant fondre un bâton d’alliage de plomb dans le moule à l’aide d’une torche oxy-acétylène.

Cela est encore en usage aujourd’hui, mais se limite principalement à de plus grandes batteries industrielles qui sont difficiles à manipuler avec des équipements automatisés. Outre la faible productivité, elle a été une source majeure de défaillance de la garantie dans l’industrie. Étant donné que les plaques sont soudées verticalement, il est possible que le plomb fondu puisse s’échapper des lacunes dans le moule de la barre d’autobus entre les plaques pour créer un court-circuit immédiat ou futur.

Diagramme de batterie acide de plomb

Fig 9. The familiar polypropylene case and lid of the modern battery
Fig 9. Le boîtier en polypropylène familier et le couvercle de la batterie moderne
Fig 10. Modern cast on strap automated battery assembly
Fig 10. Moulage moderne sur l’assemblage automatisé de batterie de sangle

La méthode de moulage sur sangle, en particulier pour les petites batteries SLI, a presque remplacé le fonctionnement manuel de la main. Bien qu’une option coûteuse, il ne donne zéro lead fonctionne, et si le nettoyage de luge correcte et le flux est utilisé, donne également une meilleure, plus faible résistance lug à la soudure de sangle. Un autre raffinement à ce processus est la méthode d’empilage d’enveloppement. L’avènement du séparateur en polyéthylène, très flexible et soudé, a permis de faire des batteries avec des plaques complètement isolées.

Dans cette méthode, les plaques positives ou négatives peuvent être insérées automatiquement dans une bande séparatrice, la bande pliée et coupée autour de la plaque, puis soit à l’aide de chaleur, ultrasons ou sertissage, forment un joint complet autour de la plaque. Cette méthode, combinée à l’insertion de groupe moulée sur sangle et automatique dans la boîte de batterie, offre des taux de production élevés, de faibles garanties et peut-être le plus important, réduit considérablement l’exposition au plomb de l’opérateur.

Jusqu’aux années 1970, les batteries au plomb a acide présentaient de graves défauts. Il s’agissait de coûts d’entretien élevés en raison de la perte d’eau avec la production de vapeurs acides et de gaz explosifs en charge. Il s’agissait d’un coût sérieux pour de nombreuses activités industrielles, en particulier l’industrie des chariots élévateurs à fourche qui nécessite des salles de recharge spéciales avec extrait et des procédures constantes de remplissage de l’eau pour prévenir l’assèchement de la batterie. La solution à ces problèmes a commencé à émerger dans les années 1970 lorsque les fabricants de batteries sont passés à des alliages antimony bas pour les batteries de voiture.

Types de batteries à l’acide plomb

Bien que cela ait été initialement pour économiser des coûts, il a été rapidement découvert que combiné avec la charge alternateur à tension contrôlée dans une automobile, la perte d’eau de la batterie, et donc le remplissage de l’entretien a été considérablement réduit. Peu de temps après, les alliages antimonie au plomb ont été réduits à 1,8 % de Sb, comparativement aux 11 % utilisés pour la première moitié du siècle. Ceci, en substance, a donné inondé, sans entretien batteries SLI.

L’idée d’utiliser un alliage de plomb à faible gazage a pris de l’ampleur dans les années 80 lorsque la batterie d’acide de plomb électrolyte affamée a commencé à apparaître dans le conteneur de batterie maintenant familier en utilisant les mêmes plaques et conceptions de grille que la gamme inondée standard. Il s’agissait d’une batterie complètement scellée qui ne perdrait pas d’eau ou ne libérerait pas de gaz explosifs. L’hydrogène et l’oxygène produits aux électrodes seraient maintenus dans la batterie dans un électrolyte immobilisé et être recombinés pour former de l’eau.

L’acide a été immobilisé soit en mélangeant avec de la silice pour former un GEL ou en suspension dans un séparateur de tapis de verre fortement comprimé. Bien que la batterie à acide de plomb régulée par valve ait été utilisée commercialement depuis les années 1960 (Sonnenschein puis Gates), ces conceptions ont utilisé du plomb pur pour les grilles, qui est très doux. Cela signifiait que les possibilités de conception et les méthodes de traitement étaient limitées.

De nouveaux alliages ont été conçus qui ont complètement enlevé l’antimoie et substitué le calcium comme agent de durcissement. Cela a effectivement augmenté l’hydrogène et l’oxygène sur le plomb au-dessus du seuil de charge de 2,4 volts par cellule, ce qui permettrait de recharger dans les 15 heures, ou un cycle par opération par jour. Cependant, de graves problèmes se sont produits au début des années 1980 lorsque des pannes massives de batterie en raison de ce qu’on appelle la perte de capacité prématurée ou PCL a frappé la plupart des compagnies de batteries très durement. Il s’agissait en fait d’une perte de capacité très rapide subie par les batteries au plomb dans les premières semaines ou les premiers mois de service.

Il a finalement été résolu dans les années 1990 avec l’introduction de l’étain dans l’alliage de plomb. L’action précise de l’étain sur l’interface et l’intégrité du matériau actif est discutable, mais il s’est avéré fonctionner. Un effet secondaire était que si l’équilibre entre l’étain et le calcium dans la grille positive était erroné, alors cela pourrait conduire à une défaillance catastrophique de corrosion de la grille. Le travail de David Prengaman dans les années 90 résolu cela et nous jouissons maintenant raisonnablement sans problème et sans entretien batteries acide au plomb.

Machines de fabrication de batteries à l’acide de plomb

Fig 11. L’état moderne de l’art, scellés batteries VRLA TGel avec la construction de plaques tubulaires et la dernière technologie d’alliage
Fig 11. L’état moderne de l’art, scellés batteries VRLA TGel avec la construction de plaques tubulaires et la dernière technologie d’alliage
Fig 12. Assemblage de batterie automatisé moderne en fonte sur sangle
Fig - 12. Assemblage de batterie automatisé moderne en fonte sur sangle

Au cours des années 1980, la conception tubulaire de la plaque a également subi quelques changements radicaux. Depuis ses débuts en 1910 jusqu’au milieu des années 60, il avait utilisé des cylindres en caoutchouc poreux individuels montés sur les épines de la grille pour contenir le matériau actif. Elle a été remplacée par l’utilisation de tubes individuels en fibre de verre imprégnés de résine (pg). En raison des taux élevés de ferraille et de la difficulté physique de traiter ce produit dans un environnement de production de masse, le gant tissé multitube a été développé. Cela a créé une seule unité du réseau non rempli et du transporteur de matériaux actifs.

Dans les années 1980, les sacs PT multi-tubes avaient presque complètement pris le relais du tube pg qui n’était encore utilisé en raison de la fausse économie d’avoir un coût inférieur. Le gant de sacs PT a maintenant permis l’automatisation du segment de coulée et d’insertion de colonne vertébrale de la production de plaque. Des développements ultérieurs à la fin des années 80 ont étendu ceci au remplissage de la plaque avec le matériel actif.

C’est Hadi qui a ouvert la voie à la production d’une ligne entièrement automatisée de la colonne vertébrale de coulée à travers le remplissage, le plafonnement et le séchage / séchage des plaques. C’est au cours de cette période que des méthodes automatisées, humides ou remplies de lisier, ont également été introduites. Ces méthodes étaient beaucoup mieux du point de vue de la santé et de la sécurité car elles réduisaient le plomb dans les problèmes d’air des alternatives de remplissage de poudre sèche.

Le deuxième millénaire s’était concentré sur de nouvelles questions pour les batteries acides au plomb. L’arrêt de démarrage, et d’autres applications, ont mis en évidence des problèmes pour les batteries acides au plomb inondées qui fonctionnent dans un état partiel de charge (PSoC) conditions. En cela, le matériau actif dans les plaques devient plus grossier avec une surface plus faible et efficace. Le matériau est donc moins réactif, ce qui réduit les capacités et réduit la capacité de décharge à taux élevé.

Pour lutter contre ce travail substantiel est en cours pour trouver des additifs, à savoir le carbone sous différentes formes qui empêchent ce grossissement et d’améliorer la conductivité de la matière active. Cela améliore également l’acceptation de la charge (importante dans l’utilisation de démarrage-arrêt) ainsi que la fourniture de noyaux pour les précipitations dans les conditions PSoC pour empêcher le grossissement des particules AM. Un certain succès a été rapporté, mais il n’y a aucune preuve de fond que ces additifs coûteux ont été universellement adoptés.

Des travaux considérables ont été effectués par les fournisseurs d’additifs et de fabricants de séparateurs pour améliorer à la fois la performance PSoC et électrique des batteries au plomb acide. De nouvelles conceptions de séparateurs qui empêchent la stratification de l’acide dans des conditions de PSoC sont commercialisées, de même que les séparateurs avec des additifs intégrés pour aider à réduire le grossissement des particules dans le matériau actif. Cela devient de plus en plus important à mesure que le marché traditionnel de l’ISL change pour tenir compte de l’essor du véhicule électrique et de ses variantes hybrides.

Applications de batterie acide de plomb

Comme le moteur à combustion interne commence à s’estomper de nos routes et le marché des véhicules électriques continue de croître, la batterie acide de plomb, bien que toujours la technologie la plus vendue dans les marchés de stockage d’énergie d’aujourd’hui, devra subir d’autres adaptations. Les nouvelles conceptions, telles que la version bipolaire offrent des densités de puissance et d’énergie beaucoup plus élevées et des coûts inférieurs en raison de l’utilisation de beaucoup moins de plomb dans leur construction.

Fig 13. Diagramme schématique de construction de batterie bipolaire
Fig - 13. Diagramme schématique de construction de batterie bipolaire
Fig 14. Unités de stockage d’énergie à l’échelle du réseau
Fig - 14. Unités de stockage d’énergie à l’échelle du réseau

L’essor de nouveaux marchés, en particulier le stockage de l’énergie, offre de nouvelles possibilités pour les batteries au plomb acide. Se concentrer sur une meilleure durée de vie du cycle, l’efficacité énergétique et un coût moindre donnera un retour sur investissement beaucoup plus attrayant pour les entreprises qui installent des systèmes à l’échelle du réseau. Malgré le déclin possible du marché des SLI par le secteur en pleine croissance des VÉHICULES électriques, les batteries au plomb acide ont encore un énorme potentiel de marché. Cependant, cela dépend autant du marketing que de la technologie. Les nouveaux systèmes de batteries, en particulier les pharmacies de batteries lithium-ion, ont encore les préoccupations environnementales importantes du manque d’infrastructure de recyclage ou d’élimination en plus de leur coût initial élevé.

Cela pourrait signifier un choc de fin de vie coûteux si les coûts d’élimination des batteries sont appliqués, ce qui pour de nombreuses entreprises avec d’importants investissements de batterie pourrait être substantielle. Ceci et le coût élevé d’achat signifient que le retour sur investissement pour la batterie lithium-ion est beaucoup moins attrayant que la batterie acide plomb dans la plupart des applications existantes et émergentes. Sur le marché des véhicules électriques, par exemple, de nombreux propriétaires de pousse-pousse électriques ne veulent pas du coût en capital d’une batterie lithium-ion et sont heureux d’utiliser son homologue acide plomb inondé.

En résumé, ce que nous pouvons dire, c’est que l’acide de plomb est toujours en évolution pour répondre aux nouvelles applications et nouveaux environnements de marché. Avec de nouvelles méthodes de recyclage des batteries au plomb en cours de recyclage, les piles au plomb sont toujours les plus respectueuses de l’environnement, les plus fiables et les plus sûres que vous puissiez acheter. Et il vient à un prix très bas. Pensez-y la prochaine fois que vous faites une comparaison entre les chimies de batterie concurrentes.

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