Brevet FR2038249A1 — publié le 19710108

Cette invention peut être classée dans le secteur des éléments électri ques fondamentaux. Elle concerne une électrode destinée à être utilisée dans un dispositif électro-chimique, électrode dont la surface est recouvert d'une couche isolante servant d'entretoise. Son but essentiel est d'augmenter la capacité inter-électrodes d'un dispositif électro chimique, tel-qutun condensateur électrolytique. On s'est efforcé de remplacer le moyen d'écartement utilisé entre deux électrodes de polarité opposée par un séparateur moins encombrant, fixé sur la surface d'une électrode C'est ainsi mulon a déjà proposé de recouvrir une feuille électrode destinée à un condensateur électrolytique d'une couche poreuse isolante à l'aide d'une dispersion de substances minérales dans un liant résineux. La porosité doit feutre suffisante, sinon on introduit une trop grande résistance en série dans la cellule, ce qui pourrait se traduire par des pertes diélectriques élevées. En pratique, une telle couche est difficile à réaliser.D'autres possibilités consistent dans l'application d'une couche en matériau fusible, tel que le perborate d'ammonium, dans lequel sont dispersés des particules de A1203 ou de silice, dans l'application d'une couche de Si02 ou de silice par évaporation ou dans la formation dtune couche d'oxyde par oxydation anodique dans une solution d'acide oxalique ou phosphorique. Toutes ces couches présentent le même inconvénient, à savoir d'introduire une trop grande résistance en série. L'invention fournit une électrode recouverte d'une couche formant entretoise, électrode qui ne présente pas les susdits inoonvénients. Comparativement à une électrode ne comportant pas un tel recouvrement, une électrode conforme à l'invention utilisée dans un condensateur électrolytique, ne provoque pas d'abaissement notable de la capacité comme celui se produisant dans les susdites électrodes connues. C'est pour cette raison que les pertes diélectriques d'un tel condensateur sont minimales Dans ltélectrode conforme à l'invention sa surface est recouverte de particules d'un composé isolant pour l'électricité, fixées à la surface, le degré de recouvrement étant de 50% au maximum. L'éleotrode conforme à l'invention peut être utilisée sous forme d'une cathode, aussi bien que sous forme d'une anode. En ce qui concerne la première réalisation, on a surtout en vue une cathode utilisable dans un condensateur électrolytique, par exemple une feuille d'aluminium, dont 10% de la surface est recouverte de particule 5 en une fritte d'émail. Le diamètre moyen requis des particules pouvant être utilisées pour une électrode conforme à l'invention, dépend fortement du transport moyen de matériau se produisant pendant l'utilisation de l'électrode dans le dispositif électro-chimique en question. Ce diamètre est aussi fonction du risque de court circuit se produisant par suite dudit transport de matériau. De plus, ce diamètre moyen dépend fortement de la rugosité -de la surface des deux électrodes. Plus la surface-est rugueuse, plus le diamètre des grains devra être grand. Dans un condensateur électro lytique, ce transport de matériau est négligeable, étant donné la faible valeur de l'intensité du courant traversant la cellule.Etant donné la valeur de la susdite rugosité, on choisit de préférence pour la feuille cathodique d'un condensateur électrolyque des particules d'un diamètre compris entre 2,5 et 200 microns. Dans une autre application, une configuration conductrice appliquée sur un support plan est rigoureusement transmise, par voie galvanique, sur un support plan conducteur de l'électricité. La matrice est constituée par une électrode, dont la surface est recouverte de partioules isolantes, abstraction faite de la configuration à transmettre, le degré de recouvrement étant de 50% au maximum.La configuration est transmise sur le substrat con ducteur de l'électricité en faisant-en sorte que la matrice soit montée comme anode dans un électrolyte approprié; alors que le substrat fait office de cathode, ces deux électrodes étant appliquées l'une contre ltautre. La définition est déterminée par la distance comprise entre les électrodes qui peut être prise très petite et qui est déterminée par des grains d'émail dtun diamètre de 2,5 microns par exemple. Des électrodes recouvertes de particules jusqu'a 50% au maximum de leur surface peuvent également être utilisées pour des ay Sheses électrochimiques, par exemple du chlorate de sodium ou du persulfate d'ammonium.Du fait que la résistante de l'électrolyte est très petite, on obtient un abai ssement de l'énergie électrique nécessaire. Les électrodes conformes à l'invention peuvent également & re appliquées aux tubes à décharge électriques dans lesquels les électrodes doivent Qtre disposées de façon à Qtre écartées d'une petite distance l'une de l'au tre. Suivant un procédé préféré permettant d'obtenir une électrode conforme à l'invention, des particules isolantes sont fixées à la surface de l'électrode, le degré de recouvrement étant de 50% au maximum, en recouvrant cette surface d1abord d'une pellicule en une suspension de ces particules dans une solution ou une dispersion d'un liant et en chauffant ensuite l'électrode de façon que le solvant s'évapore ou que le liant s'évapore et se décompose sans laisser un résidu. La concentration des particules dispersées dans le liquide est choisie de façon à obtenir le susdit degré de recouvrement égal au maximum à 5 %. D'autres procédés permettant d'obtenir une électrode conforme à ltin- vention consistent entre autres dans l'application, par voie électroforétique, des particules ou dans la pulvérisation de plasma. A titre illustratif, on va décrire ci-après quelques exemples de réalisation. a. Une feuille d'aluminium d'une pureté de 99,99% de Al et d'une épaisseur de 30 microns est recouverte d'une couche de matériau par tirage à partir d'une suspension de 25g de fritte d'émail contenant en poids; 3,3 % de Li20 20,8% de Na20 228% de Al203 1,6% de B2O3. 44,449 de P205 2,4% de CaO 4,7% de SrO la grosseur des particules étant de 50 microns, dans une solution de 15 g d'alcool polyvinylique et de 4g de glycérine dans 140 ml d'eau, aprèsquoi la couche ainsi obtenue est séchée pendant 1 heure à une température de 240SC et portée ensuite en 15 minutes dans l'air de 2500C à 500 C Le degré de recouvrement est de 1O%.in Afin d'augmenter la surface utile, ia feuille ainsi obtenue est décapée à une température de 1000C dans une solution aqueu se saturée de sel de cuisine et ensuite enroulée, avec une feuille d'aluminium formée sans interposition d'un séparateur, après quoi l1easemble est incorporé dans une boîte aveo un électrolyte conventionnel à base de glycolacide borique - ammoniaque. Ainsi, on réduit notablement le volume d'un type donné de condensateur. Dans un condensateur correspondant connu par exemple, l'enroulement est constitué par une anode formée d'une épaisseur de 100 un séparateur en papier d'une épaisseur de 100 , une cathode de 30/u et à nouveau un séparateur en papier d'une épaisseur de 100 . Dans la réalisation selon laquelle la feuille cathodique obtenue conformément à l'invention comporte des deux côtés une couche constituée par des particules de 50 on réduit l'épaisseur totale de l'enroulement de 30%. Après formation, ces enroulements sont essayés en vue d'évaluer le risque de claquage, en les soumettant pendant 75 heures à des tensions de 13, 52 ou 380 Volts . Il ne se produit aucun claquage. b. Un condensateur tel que décrit dans exemple precédent est réalisé de la mdme façon; toutefois, la fritte est dispersée dans une colle pour papier à base de caoutchouc "Lerc " diluée à l'aide de xylène. Après séchage à l'air à la température ambiante normale, cette colle peut entre immédiate ment chauffée à 500*C jusqu'à combustion complète. Le condensateur ainsi obtenu présente les mêmes propriétés. REVENDICATIONS . 1. Electrode du genre de celle qui sont employées dans les condensateurs électrochimiques et comportant une couche, poreuse et isolante; servant d'en tretoise inter électrodes caractérisée en ce que la surface de l'électrode mise en cause est recouverte de particules calibrées d'un composé isolant pour l'électricité statique accumulée à la surface de ladite électrode, ledit recouvrement étant au maximum égal à 50% de la surface précitée. 2. Une électrode telle que revendiquée en A, destinée à être utilisée comme cathode dans un condensateur électrolytique, caractérisée en ce que les particules ont un diamètre compris entre 2,5 et 200 microns. 3. Un procédé permettant de réaliser des électrodes telles que revendiquées sous 1 ou 2 caractérisé en ce que sur la surface de ltélectrode sont appliquées des particules isolantes, le degré de recouvrement étant de 50k au maximum, que la surface est recouverte d'une suspension de particules dans une solution ou une dispersion d'un liant et que l'électrode est ensuite chauffée de façon que le solvant s'évapore et que le liant s'évapore /ou se décompose sans laisser de résidu.