Influence des éléments d'alliage sur les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la passivation de grilles positives des batteries au plomb destinées au véhicule électrique (Ca, Sn, Ag et dans une moindre mesure, In et Ge) - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Influence des éléments d'alliage sur les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la passivation de grilles positives des batteries au plomb destinées au véhicule électrique (Ca, Sn, Ag et dans une moindre mesure, In et Ge)

Résumé

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Le développement du véhicule électrique requiert l'emploi de batteries scellées sans entretien. Les alliages Pb-Sb, produisant une importante consommation d'eau ont du être remplacés au profit d'alliages Pb-Ca-Sn. Cependant, cette évolution a généré de nouveaux problèmes affectant l'adhérence de la matière active et la conductivité de la grille. Dans le but de trouver de nouveaux matériaux à meilleures caractéristiques mécaniques et électrochimiques, l'influence des éléments Ag, In et Ge ajoutés à Pb-Ca-Sn a été étudiée. Les processus de durcissement ont été évalués pour les échantillons massifs brut de coulée ou laminés (30, 60 et 80 % et directement sur les grilles coulées par gravité. La température de vieillissement est de 20 ou 80°C. Le durcissement de l'alliage de base (0,6 % Sn) et des alliages au Ge et In est faible à cause de transformations discontinues adoucissantes. Les alliages plus charges en étain (1 - 2 %) ou contenant de l'argent durcissent selon un mécanisme continu pour lequel le survieillissement est retardé. Une addition d'étain supérieure à 2 % est inutile puisque Sn précipite alors sous forme grossière de Ll2 (Pb indice[1-x] Sn indice [x]) indice [3]Ca ou d'étain pur. L'alliage chargé en argent (0,1 %) fait l'objet d'une intense ségrégation qui conduit à une fragilisation de la grille. En condition de décharge profonde, la couche de corrosion se compose d'une couche interne de pbo quadratique et d'une couche de PbSO4. L'épaisseur de la couche de passivation décroit légèrement avec la teneur en étain et en argent et disparait au delà de 2 % sn. L'enrichissement en étain de l'oxyde est proche de celui de l'alliage et il semble principalement ségrégé le long des joints de grains colonnaires. L'augmentation de la conductivité de PbO est attribuée à un mécanisme de percolation de SnO2. L'essai de surcharge génère une couche interne de PbO et une externe de PbO2. Des contraintes importantes sont produites par la croissance des oxydes et les zones surveillées, à propriétés mécaniques faibles, sont plus sensibles à la corrosion. Au contraire, les alliages contenant de l'étain (> 0,6) ou de l'argent possèdent une bonne résistance à la corrosion. Les tests industriels de cyclage et d'autodécharge indiquent que l'étain et l'argent augmentent la durée de vie de la batterie et qu'une addition d'étain de 1,2 % inhibe la formation d'oxydes pbox (Pb2O3, Pb2O3, Pb3O4) dans la couche de corrosion.
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  • HAL Id : tel-01747541 , version 1

Citer

Philippe Steyer. Influence des éléments d'alliage sur les propriétés mécaniques, la résistance à la corrosion et la passivation de grilles positives des batteries au plomb destinées au véhicule électrique (Ca, Sn, Ag et dans une moindre mesure, In et Ge). Sciences de l'ingénieur [physics]. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 1997. Français. ⟨NNT : 1997NAN10146⟩. ⟨tel-01747541⟩
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