Brevet FR2332622A1 — publié le 19770617

La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'électrodes destiné aux accumulateurs et batteries électriques, et concerne notamment un procédé de traitement pour le séchage de ces électrodes permettant leur conservation prolongée sans détérioration du produit actif. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé. L'utilisation courante d'électrodes, positive ou négative, destinée aux accumulateurs électriques à cellules du type plomb/ électrolyte: solution acide, ou du type nickel-cadmium/électrolyte: solution alcaline, implique le maintien des électrodes dans un liquide après la phase finale de leur chargement ou électroformation. La durée de conservation de la charge, dans le cas où les cellules ne sont pas utilisées, est pourtant limitée dans le temps. lia détérioration de la matière active s'accélère à partir d'un certain laps de temps, variable avec les conditions atmosphériques auxquelles sont exposées les électrodes, de telle sorte que la récupération de la cellule en question devient illusoire respectivement son emploi non fiable. Il est connu de sécher les électrodes chargées de façon à éviter leur décharge dans le liquide non activé par une utilisation régulière. Cependant d'une part, le procédé de séchage doit éliminer le maximum d'eau dont l'électrode s'est imprégné pendant la formation et le lavage qui suit l'électroformation. D'autre part, l'emmagasinage doit être tel que l'électrode ne puisse d'être attaqué par l'air, par 11 humidité ou par les acides, ce qui nécessite soit un récipient hermétiquement fermé, soit une autre protection efficace contre la destruction de l'électrode. Il faut donc que l'eau qui imprègne la matière active puisse être éliminé lors du séchage malgré l'attraction capillaire, de sorte que ses effets soient neutralisés. Un procédé de traitement habituel connu dans la technique consiste à utiliser la vapeur d'eau surchauffée, sans apport d'air, ou un gaz de combustion de brûleur dont tout l'oxygène a été éliminé, de telle sorte que la température des électrodes soit élevée bien au-dessus de lOO-C. Toutefois une limite impérieuse de la température de séchage est imposée par la décomposition éventuelle des élec -trodes positives ou par le point de ramolissement du métal support et par la déformation plus ou moins prononcée de la structure grillagée de l'électrode. Lors du traitement à haute température il se produit également une passivation des plaques positives. Malgré ce traitement de séchage on peut constater, dès les premières semaines de l'emmagasinage, un taux supérieur à 7% d'électrodes déficiantes et non utilisables. lie but visé par la présente invention est un procédé de séchage d'électrodes qui élimine des difficultés susmentionnées et qui offre des avantages considérables par rapport aux procédés connus en ce sens que le séchage des électrodes chargées, séchées par le procédé selon l'invention assure une garantie de rebut de 1% au maximum des électrodes ainsi traitées, et ceci après une période de conservation de deux années. L'invention fournit de plus un moyen de- séchage permettant de déposer sur l'électrode une mince couche protectrice. lie procédé selon l'invention a l'avantage d'offrir une technologie de séchage d'électrodes qui est simple et qu'il est facile de mettre en oeuvre. Pour atteindre l'objectif qu'elle s'est fixé, la présente invention prévoit un procédé de séchage d'électrodes dont le caractère essentiel tient au-fait que l'eau retenue par les électrodes est remplacée par un liquide de traitement autre que l'eau et que ce liquide de traitement est alors amené à s'évaporer partiellement au delà de 1000C quand toute l'eau a été évacuée. Afin d'obtenir un bon rendement, il est préférable que les électrodes soient exposées à l'air pendant un temps aussi court que possible, dans l'intervalle qui sépare ltélec- troformation et le traitement selon l'invention. Pour cette raison, il peut etre avantageux de maintenir les électrodes dans un bain d'eau jusqu'à ce que le traitement commence. Comme liquide de traitement on utilise de préférence un liquide non missible à l'eau; il est avantageux de choisir un hydrocarbure léger, tel que l'essence de pétrole, le kérosène, la térébenthine, le nitrobenzène ou l'heptane. On peut ajouter au liquide de traitement une ou plusieurs substances non volatiles ou difficilement volatiles, telle que l'huile de paraffine, l'huile de ricin, une graisse aliphatique, une résine natuwile ou synthétique. Il est alors souhaitable que le liquide de traitement soit un solvant vis-à-vis de la substance ajoutée. Lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on apporte, dès que l'électrode est entièrement entourée par le liquide de traitement et en contact avec celui-ci, de la chaleur au liquide de traitement, de manière à amener l'eau, retenue dans l'électrode, à la quitter par ébullition à 10000, puis à éliminer à une température supérieure à 10000 mais inférieure à son point d'ébullition, la majeure partie du liquide de traitement qui est récupéré. Pour éliminer les dernières- gouttes de liquide de traitement retenues dans l'électrode, on envoie un courant de gaz inerte réchauffé, par exemple du gaz carbonique, sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. lie gaz réchauffé après passage sur les électrodes desquelles il extrait les particules de liquide, passe dans un serpentin refroidi où le liquide de traitement se condense Ne restent plus sur les électrodes que des traces du liquide qui constituent un revêtement protecteur. lies électrodes peuvent être emmagasinées en cet état et conservées en éléments secs pendant plusieurs mois. L'invention sera mieaux comprise à la lecture de la description détaillée donnée ci-après en se référant à un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention donnéà titre non-limitatif en référence à la figure unique annexée. Cette figure montre une vue schématique d'une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans la figure 1 désigne un récipient de traitement dont les parois et le couvercle sont calorifigés# et qui est pourvu de moyens de support destinés à porter un certain nombre d'électrodes à traiter. Des barres d'un chauffage par résistance ou bien un serpentin de chauffage, désigné par 2, est installé à la partie inférieure du récipient de traitement 1. lie récipient de traitement 1 est relié moyennant une conduite 10 à un réservoir d'emmagasinage 3 destiné au liquide de traitement. Un deuxième réservoir d' emmagasinage 4 pour le gaz inerte est prévu; ce deuxième réservoir 4 étant également relié au récipient de traitement 1 par une conduite 16. li'installation prévoit encore un récipient de séparation 5 relié au récipient de traitement 1, dans lequel décantent l'eau et le liquide de traitement. lies réservoirs d'emmagasinage 3 et 4 sont raccordés respectivement aux condensateurs 9 et 17, qui de leur côté sont également reliés au récipient de traitement 1. Ainsi la conduite 8 relie le condensateur 9 au récipient de traitement 1. Des vannes 6 et 7 sont prévues dans les conduites de raccordement entre le récipient de traitement 1, le réservoir 3 et le condensateur 3, de façon à assurer les échanges et la circulation du liquide de traitement et/ou gaz entre ces récipients. I1 en est de meme pour les conduites entre le récipient de traitement 1, le réservoir 4 et le condensateur 17. Une pompe 15 est de plus installée dans la conduite 16 qui relie le réservoir 4 au récipient de traitement 1. Le récipient de séparation 5 est connecté d'un cEté à sa base directement au réservoir 3 - une vanne 13 étant aménagée dans cette conduite - , et d'un autre côté par une conduite 11 et une pompe via la conduite 10 au réservoir 3. A la suite on décrira le déroulement du processus en se référant à l'appareil montré dans la figure. Au départ, le récipient de traitement I est vide. Dès que les électrodes à traiter y ont été placées, les vannes 6 et 7 sont ouvertes et le liquide de traitement se trouvant dans le réservoir 3 est mis sous pression de façon à remplir d'abord le récipient de séparation 5 et ensuite le récipient de traitement 1.Dès que ce dernier est rempli la vanne 6 et la vanne 7 se trouvant à droite sur la figureszifermées et on apporte de la chaleur au récipient 1 par le dispositif de chauffage 2, de façon que la température du liquide de traitement atteigne 1000C. A cette température l'eau intersticielle retenue dans les électrodes chargées s'évapore et s'échappe par la conduite 8 vers le condensateur 9, qui est pouvu d'un serpentin refroidisseur non représenté sur la figure. lia vapeur d'eau entraîne avec elle une certaine quantité de liquide de traitement, qui est condensé et recueilli avec la vapeur d'eau provenant des électrodes dans le récipient de séparation 5 via les conduites 10 et 11. L'eau ayant un poids spécifique supérieur à celui du liquide de traitement, le condensé est# séparé dans le récipient 5 en eau et en liquide de traitement. lie récipient 5 étant relié au récipient de traitement 1 le système travaille en circuit fermé, et du fait que l'eau évaporée des électrodes est retenue à l'intérieur du système, le niveau du liquide de traitement dans le récipient 1 reste sensiblement le même pendant la durée du processus. Gomme on l'a déjà indiqué ci-avant il est avantageux d'utiliser comme liquide de traitement un-hydrocarbure léger, tel que l'essence de pétrole, le kérosène, la térébenthine, le nitrobenzène ou 1'heptane, auquel on peut ajouter de l'huile de paraffine, l'huile de ricin, une graisse aliphatique, une résine naturelle ou synthétique. Dans le processus ci-dessus décrit, et selon un mode préféré de l'invention, un kérosène lourd a été utilisé, dont la densité est de 0,775 à 150G, le point initial de distillation à 1550C, le point final de distillation à 2050G et le point d'éclair Abel à 400G. Vers la fin du processus de séchage la quasi-totalité de l'eau intersticielle a été chassée par ébullition des électrodes et remplacée par le liquide de traitement. La température commence par la suite à monter et il est recommandé de la porter de 30 à 400G au-dessus de 1000G, en prenant toutefois soins qu'elle n'atteigne pas le gint d'ébullition des composants du liquide de traitement. Ainsi dans l'exemple décrit, l'apport de chaleur au récipient I est arrêté dès que la température atteint 1400G. Quand la décantation s'est fait dans le récipient 5, l'eau est évacuée par une vanne 12 qui est fermée par la suite. lia vanne 13 est alors ouverte de sorte que le liquide de traitement est recueilli dans le réservoir 3; ce dernier étant pourvu d'une conduite 14 pour laisser échapper l'air. La pompe 15 est alors mise en marche créant une surpression par rapport à la pression atmosphérique par suite de laquelle le gaz inerte retenu dans le réservoir 4 est refoulé par la conduite 16, après qu'il a été réchauffé dans un échangeur de température non représenté dans la figure, dans le récipient de traitement 1. Du fait de la grande quantité de chaleur emmagasinée dans les plaques, la majeure partie du liquide retenu dans les électrodes est entraînée par le gaz. lies vapeurs du liquide sont condensées dans le condenseur 17 où le liquide peut être récupéré dans un vase de décantation non représenté sur la figure. lie gaz chaud est renvoyé par un ventilateur 18 dans l'échangeur de température sus-mentionné pour réchauffer le gaz prélevé dans le réservoir 4. Dans l'exemple préféré décrit ci-avant on utilise comme gaz inerte pour entraîner les gouttes de kérosène qui se sont substituées aux gouttes d'eau dans les interstices des électrodes le gaz carbonique. Ce gaz est porté à une température de 700G par l'échangeur de température décrit ci-avant et maintenu à une pression de 1900 millibars dans le réservoir 4; la vitesse de circulation du gaz étant environ 5 mètres/seconde. Quand la température dans le récipient de traitement 1 est tombée au-dessous de 100 degrés, on arrête la circulation du gaz. lies électrodes peuvent alors entre retirées et stockées. Il ne reste à leur surface que des traces dés composants lourds du liquide de traitement, qui constituent une couche protectrice. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de traitement pour le séchage d'électrodes chargées, caractérisé en ce que les électrodes à traiter sont entièrement plongées dans un liquide non missible à l'eau, que la température du liquide est ensuite portée au-delà de 1000G tout en restant en-dessous du point de distillation dudit liquide de sorte que l'eau intersticielle retenue dans les électrodes s'évapore et est remplacée par ledit liquide et qu'après que l'eau s'est évaporée et ledit liquide évacué les électrodes ainsi traites sont balayées par un courant de gaz inerte réchauffé sous pression, afin de retirer la ma jeure partie dudit liquide retenu dans les électrodes. 2. Procédé de traitement selon la revendication I, carac térise en ce que ledit liquide est un kérosène lourd de densité 0,775 à 150cl, dont le point initial de distillation est à 1550G et le point final de distillation à 2030C et dont le point d'éclair Abel est à 40 OC, 3. Procédé de traitement selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est du gaz carbonique. 4. Procédé de traitement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la température finale dudit liquide de traitement est portée à 140 Oc. 5. Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit liquide est un hydrocarbure léger, tel que l'essence de pétrole, le kérosène, la térébenthine, le nitrôbenzène ou l'heptane. 6. Procédé de traitement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'audit liquide de traitement une ou plusieurs substances non volatiles ou difficilement volatiles, telle que l'huile de paraffine, l'huile de ricin, une graisse aliphatique, ou une résine naturelle ou synthétique, ont été ajoutés.