Brevet FR2209222A1 — publié le 19740628

La présente invention concerne les électrodes de zinc pour des piles et elle a trait particulièrement à des piles zinc/ air. Un des problèmes principaux soulevés par les piles utilisant une électrode de zinc est la passivation du zinc, particulièrement quand la pile n1 est pas en service. Dans une pile zinc/air, la passivation a lieu du fait de l'absorption du gaz carbonique atmosphérique par l'hydroxyde de soude de 11 électrolyte avec formation de carbonate de potassium et d'eau. La réduction de concentration résultante de ltélectrolyte entratne une passivation partielle de 11 électrode de zinc et une réduction notable de la capacité de la pile. Pour résoudre ces problèmes, on a créé une électrode de zinc pour pile comprenant de la poudre de zinc sous une forme floculée. De préférence, la poudre de zinc à ltétat floculé est dispersée dans un électrolyte liquide. D'une façon avantageuse, on élimine 11 oxyde de zinc de la surface des particules de la poudre de zinc pour favoriser la floculation. Cette élimination ou nettoyage peut être effectué soit avant, soit après l'addition de la poudre de zinc à l'électrode lyte de la pile. La floculation peut être effectuée avant ou après la mise en place de la poudre de zinc et de 11 électrolyte dans la chambre à électrode d'une pile. Quand on utilise une pile zinc/air, la poudre de zinc floculée et ltélectrolyte sont disposés dans une chambre i électrode dont une des parois est formée par un ensemble électrode à air-séparation poreuse. De préférence, on amalgame la poudre de zinc avec du mercure pour réduire 1'autodécharge de ltélectrode de zinc quand cette dernière ntest pas sous charge et pour favoriser aussi la décharge quand ltélectrode est sous charge. On peut effectuer 11 amalgame avec le mercure soit avant, soit après la floculation de la poudre de zinc, par exemple par addition de sel mercurique à la solution utilisée pour éliminer 11 oxyde de zinc de la surface des particules de zinc. Une quantité aussi faible que 0,5% en poids de mercure donne des résultats bénéfiques et, si on utilise plus de 5% environ, le prix est alors trop élevé pour les avantages obtenus. On obtient ces résultats satisfaisants avec 1% de mercure. Il est souhaitable que la poudre de zinc soit aussi fine que possible d'une façon compatible avec les considérations d'économie dans la fabrication mais, néanmoins, la granulométrie nta pas une importance capitale pourvu que la poudre puisse être floculée. La poudre de zinc ayant une granulométrie de 100 microns peut être floculée de façon satisfaisante. L'électrode de zinc peut se présenter sous la forme de poussière de zinc dispersée dans un bloc de matière poreuse ayant une porosité qui permet le passage de la poudre de zinc à travers cette matière. De préférence, la poudre de zinc est dispersée dans la matière poreuse dans un état floculé. D'une façon appropriée, la matière poreuse est conductrice de l'électricité et, de ce fait, se-ómportd comme un collecteur de courant; cette matière peut être une mousse métallique telle que celle décrite dans le brevet australien n0 425.590. La mousse de zinc convient particulièrement comme matière poreuse dans une pile à électrode de zinc. Dans le premier exemple, les particules de poudre de zinc ont une dimension de 11 ordre de 3 microns et la matière de support a une porosité de 5 à 40 pores par 25,4 mm. L'utilisation de la poudre de zinc floculée permet la redistribution de la dispersion de la poudre de zinc à l'intérieur de la pile si on secoue cette dernière. La poudre de zinc tend normalement à se déposer si on laisse la pile au repos pendant une période prolongée mais on réduit ce phénomène en utilisant de la poudre de zinc sous une forme floculée et en dispersant la poudre dans la matière poreuse qui assure un support aizflocons de poudre de zinc. De plus, si la poudre de zinc se dépose pendant une période d'lnactivité de la pile, on peut redisperser facilement la poudre en secouant la pile. En outre, quand une pile zinc/air est en service, le zinc adJacent à l'électrode à air s'oxyde d'abord et, par conséquent, est tout d'abord partiellement passivé et, de ce fait, une couche de poudre de zinc passivée se forme entre l'électrode-ài # air et la poudre de zinc -active. Au fur et à mesure que la pile est en service, l'épaisseur de la couche de zinc passivée augmente et entratne une diminution constante de la tension de la pile Jusqutà ce qu'une passivation finale se produise quand la couche de passivation a pénétré sur l'épaisseur totale de l'électrode de zinc Toutefois, gracie à l'utilisation de zinc à l'état floculé, il est possible à tout moment antérieur à la passivation finale de secouer la pile pour redisperser la poudre de zinc dans la chambre à électrode de la pile. De la poudre de zinc nouvelle se trouve de ce fait transportée dans la zone de décharge adjacente à l'électrode à air et la pile se trouve réactivée. De plus, la poudre de zinc partiellement passivée, qui se trouve alors évacuée de la zone de décharge située la plus près de l'électrode à air, retrouve partiellement son état initial avant de pénétrer de nouveau dans la zone de décharge progressive. On a également constaté que mAeme quand la passivation est totale, le fait de secouer la pile pour redistribuer la poudre de zinc tend à réactiver cette pile et à permettre une autre décharge. On va maintenant expliquer la présente invention en se référant aux exemples donnés ci-après du mode de réalis#ation et du procédé de préparation d'électrode de zinc convenant pour être utilisée dans des piles zinc/air. EXEMPLE 1 On place, dans une chambre à électrode de zinc de 5 cm3 contenant un collecteur de courant, un support de poudre de zinc rapporté et en mousse métallique et un élément de contact ou borne électrique traversant la paroi de la chambre, 3,5 g de poudre de zinc relativement exempt d'oxyde et d'une dimension micrométrique (granulométrie de 3 microns environ). On ajoute en outre 70 mg d'oxyde mercurique pulvérulent, 1,8 g de granules d'hydroxyde de potassium et 3 cm3 d'eau distillée avant de fermer la chambre à électrode avec un ensemble électrode à air-élément de séparation. En secouant la pile, on complète alors la formation de l'électrode de zinc par dispersion de la poudre de zinc dans l'eau simultanément avec un nettoyage de cette poudre car l'hydro- xyde de potassium se dissout et, à son tour, dissout les couches d'oxyde enrobant les particules de poudre de zinc. Par conséquent, quand l'oxyde a été éliminé, la poudre de zinc s'agglomère de façon à donner une électrode de poudre de zinc à l'état floculé et dispersé dans la totalité du volume de la chambre à électrode de zinc. L'amalgame de la poudre de zinc avec le mercure se produit également pendant que l'on secoue la pile. EXEMPLE 2 On nettoie 3,5 g de poudre de zinc de dimension micrométrique et on les amalgame avec 2% de mercure dans une solution diluée d'acide chlorhydrique et de chlorure mercurique. Le réci pient utilisé pour cette opération de nettoyage est étanche aux liquides mais perméable aux gaz pour permettre aux gaz engendrés pendant le nettoyage de s'échapper tandis que la solution de nettoyage est retenue. Pendant cette opération de nettoyage, on secoue continuellement le récipient pour disperser la poudre de zinc et pour maintenir les agglomérats de poudre de zinc (formés après que la pellicule d'oxyde de zinc a été éliminée des particules de poudre) à de faibles dimensions et å l'état floculant. La poudre de zinc floculée est alors lavée pour éliminer la solution de nettoyage acide et ce lavage peut entratner une certaine redispersion du zinc mais l'addition ultérieure de 45 g d'hydroxyde de potassium par 100 cm3 d'électrolyte pendant que l'on secoue le récipient a pour effet de floculer de nouveau la poudre de zinc. Le mélange de poudre de zinc et d'électrolyte est alors placé dans une chambre à électrode de zinc pour compléter l'électrode de zinc en vue de-son scellement avec un dispositif de séparation et d'électrode à air. Des essais effectués avec des électrodes réalisées de cette façon ont montré que l'on peut obtenir des porosités supérieures à 90 et que les utilisations d'électrodes de zinc à des régiMes de décharge supérieurs à 1 ampère par cm2 sont supérieures à 90 de la capacité théorique quand la décharge a lieu dans des piles zinctair avec des électrolytes formés par de l'hydroxyde de potassium à raison de 40 g par 100 cm3. REVENDICATIONS 1. Electrode de zinc pour pile, caractérisée par le fait qu'elle comprend de la poudre de zinc sous une forme floculée. 2. Electrode en zinc pour pile, caractérisée par le fait qu'elle comprend de la poudre de zinc à l'état floculé dans un électrolyte liquide. 3. Pile comprenant une chambre à électrode de zinc caractérisée par le fait qu'elle comprend une masse de matière poreuse à l'intérieur de ladite chambre et de la poudre de zinc à l'état floculé dans un électrolyte liquide dispersé à travers ladite masse de matière poreuse. 4. Pile suivant la revendication 3j caractérisée par le fait que la matière poreuse est une mousse de métal. 5. Pile suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que la matière poreuse est de la mousse de zinc. 6. Pile suivant la revendication 3, caractérisée par le fait qu'une des parois de la chambre est formée par un ensemble d'élément de séparation poreux et d'électrode à air. 7. Pile suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le zinc est amalgamé avec du mercure.