Les alliages à base de plomb pour batteries acides : A) Etude thermodynamique des alliages PbCaSn ; B) Optimisation d'un nouveau procédé d'élaboration des grilles d'électrodes par metallurgie des poudres

• Auteur / Autrice : Yohann Cartigny
• Direction : Michel Vilasi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie de la matière et des matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frittage (métallurgie)

Métallographie

Propriétés thermiques

Plomb -- Alliages

Accumulateurs au plomb

Résumé

Les alliages PbCaSn sont largement utilisés en tant qu'électrodes de batteries acides. Ce sont des alliages à durcissement structural, synthétisés par coulée/trempe qui sont sujets à des changements microstructuraux en cours de fonctionnement. Ainsi, le passage de la structure métallurgique '' vieillie '' à la structure '' survieillie '' s'accompagne en particulier d'une chute des propriétés mécaniques. La stabilisation temporelle de l'état '' vieilli '' peut passer par une optimisation de l'étape de durcissement structural. La modélisation thermodynamique par une approche CALPHAD du système PbCaSn permet d'apprécier le degré de sursaturation après trempe du calcium et de l'étain et d'optimiser le traitement thermique nécessaire à la stabilisation de l'état '' vieilli ''. Par ailleurs, un nouveau procédé de synthèse des électrodes a été développé. Celui-ci se base sur la synthèse de composites Pb/TiO2 par compaction à chaud (frittage). Même si les propriétés électrochimiques ne sont pas optimales, une amélioration très nette des propriétés mécaniques est constatée en comparaison aux alliages PbCaSn coulés et stabilisés en l'état '' vieilli ''.

Lead calcium tin alloys are extremely used as electrodes in acid batteries. They are structural hardening alloys, synthesized by casting/hardening and subject to microstructural evolution during use. The change from an ''aged'' metallurgic structure to an ''over-aged'' structure is associated, in particular, with a decrease of mechanical properties. The aged state can be stabilized with an optimization of the structural hardening process. The thermodynamic modeling of the PbCaSn system has been performed according to the CALPHAD approach in order to appreciate the oversaturation degree after casting and to optimize the necessary thermal treatment to obtain the stabilization of the aged state. A new elaboration process has been developed. It is based on Pb/TiO2 composite synthesis by hot compaction (sintering). Even if the electrochemical properties are not optimized, mechanical properties are improved in comparison with PbCaSn alloys synthesized by die casting and stabilized in aged state.