Brevet FR2392505A1 — publié le 19781222

La présente invention concerne la fabrication des accumulateurs, notamment les procédés de formation d'électrodes en métal-céramique (dites ci-après frittées) pour accumulateurs alcalins et les installations pour les réaliser. Le procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins et l'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, faisant l'objet de l'inventions peuvent être appliqués à la fabrication des accumulateurs nickel-cadmium de la plupart des types, en assurant un accroissement de la productivité du travail, une réduction des aires de production et un abaissement des dépenses de main d'oeuvre, surtout dans le cas de la formation d'ébauche en forme de bandes minces d'électrodes pour accumulateurs de capacité spécifique accrue. Ltaccroissement de la capacité spécifique des accumulateurs alcalins à électrodes frittées, par exemple, pour les batteries employées dans l'aviation. Les automobiles électriques,etc.., est principalement obtenu en fabriquant des électrodes extra-ainces, découpées dans des ébauches en forme de bande après réalisation et nettoyage de celle-ci. Le procédé connu de fabrication débauche en forme de bandes extra-minces, ayant l'épaisseur d'un support métallique perforé de l'ordre de 20 à 50 microns (voir, par exemple, l'ouvrage de M.A. Dasoian "La fabrication des accumulateurs électriques", éditions Vysshaia Shkola, URSS, Moscou 1970, p.p. 387, 388), est lié a des difficultés technologiques dues à la résistance mécanique insuffisante de telles bandes. C'est pourquoi la fabrication est réalisée soit électrode par électrode, soit par tronçons de petite longueur, égale à la longueur de 1 à 3 électrodes, découpées dans une ébauche en forme de bande frittée avant le formage. Le procédé précité consiste en ce que les ébauches sont assemblées à la main en faisceaux à traiter, avec les contre-électrodes et les séparateurs, puis connectées par des bornes auxiliaires, soudées au préalable sur elles,aux pales d'une source de courant, après quoi chaque faisceau est placé dans une cuve remplie d'électrolyte et soumis à la polarisation anodique et cathodique. Après dépose des bornes auxiliaires, lavage et nettoyage à la brosse des ébauches, exécutées également à la main, les électrodes définitives sont découpées dans les ébauches. Le procédé indiqué requiert de grandes dépenses de main-d'oeuvre pour les opérations manuelles; il est peu productif et ne se prete pas à la mécanisation. On connaît un procédé d'obtention d'ébauches en forme de bandes (voir, par exemple, certificat d'auteur d'invention de 1'URSS n0 145 264 cl.HO1 m 35/30, 1961), consistant à faire défiler l'ébauche en forme de bande successivement dans deux cuves, entre des contre-électrodes raccordées aux pales d'une source de courant. Il est également connu que la société française SAFT, fabriquant des accumulateurs à électrodes frittées, réalise, en les faisant défiler dans des cuves remplies, la fabrication (nettoyage électrochimique) des ébauches en forme de bandes électrolyte, entre des contre-électrodes isolées de la bande à traiter et raccordées à une source de courant. Les installations pour la mise en oeuvre des procédés indiqués comprennent des cuves remplies d'électrolyte, dans lesquelles sont placées des contre-électrodes, un système de rouleaux liés à une commande pour le défilement de ltébauche en forme de bande entre les contre-électrodes, et des dispositifs de contact pour la liaison des portions de ébauche et des contre-électrodes avec les pales de la source de courant. Les inconvénients du procédé de réalisation des bandesélectrodes frittées décrit plus haut, résident dans le fait qu'il ne permet. pas la formation d'ébauches extra-minces, du fait de l'impossibilité d'assurer le défilement d'ébauche en forme de bande peu résistante, à travers une multitude de rouleaux avec plusieurs contournement alternés des rouleaux par 11 ébauche en forme de bande, et que les installations pour mettre en oeuvre ce procédé sont encombrantes, occupent de grandes superficies et requièrent des dépenses importantes pour la conduite et 11 entretien. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients énumérés ci-dessus. On s'est proposé de créer un procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins et une installation pour mettre en oeuvre ce procédé, qui permettraient la fabricatiop d'électrodes extra-minces dans une installation occupant une place limitée, avec des dépenses de main-d'oeuvre minimales pour les opérations manuelles, grâce à la modification du mode de réalisation des électrodes frittées. L1 invention a donc pour objet un procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins par polarisation anodique et cathodique au sein d'un électrolyte d'une ébauche en forme de bande associée à une contre-électrode et isolée par rapport à celle-ci, caractérisée en ce qu'avant la fabrication lié. bauche en forme de bande est enroulée en bobine conjointement avec la contre-électrode, après quoi les bords de l'ébauche en forme de bande et de la contre-électrode sont raccordés aux pôles d'une source de courant. Il est avantageux, lors de l'enroulement en bobine, de décaler l'ébauche en forme de bande et la contre-électrode l'une par rapport à l'autre dans la direction axiale, de façon à obtenir ainsi à chacun des bords de la bobine une spirale saillante d'une seule polarité. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins, comprenant une cuve remplie d'électrolyte dans laquelle sont placées-des contre-électrodes entre lesquelles est disposée et isolée une ébauche en forme de bande, caractérisée en ce qu'il est prévu une bobine sur laquelle sont enroulées conjointement l'ébauche en forme de bande et la contre-électrode, ladite bobine comportant des flasques isolés l'un de l'autre et comportant des lumières radiales destinées à recevoir des pinces de contact, la largeur de la bobine étant de 10 à 15 % supérieure à celle de l'ébauche en forme de bande, ce qui permet l'enroulement de î'é. bauche et de la contre-électrode réalisée sous la forme d'une bande, avec un décalage axial de l'une par rapport à l'autre. Il est avantageux de réaliser le-s pinces de contact sous la forme d'un peigne constitué par des lames rendues pointues disposées sur une tige et séparées les unes des autres par des rondelles élastiques, le peigne étant serré au moyen d'une came, par l'intermédiaire de leviers-montés à ses extrémités raccordés par une barre annulaire aux bornes de la source de courant. Le procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins et l'installation pour sa mise en oeuvre suivant l'invention, assurent une augmentation de la productivité du travail et un abaissement des dépenses de main-d'oeuvre pour la réa lisation des ébauches en forme de bandes extra-minces pour les accumulateurs à capacité spécifique accrue, du fait que l'enroulement préliminaire des bandes sur la bobine, exécuté de façon mécanisé, permet la fabrication et le nettoyage des électrodes sur l'ébauche en forme de bande. En outre, à la différence des installations analogues décrites, l'installation faisant l'objet de l'invention est compacte, occupe une superficie 4 à 5 fois plus petite que les installations dans lesquelles la bande défile entre des -rouleaux et des contre-électrodes dans des cuves, ce qui rend son application également avantageuse pour le traitement d'ébauches en forme de bandes suffisamment épaisses et résistantes. L'application du procédé d'enroulement des bandes sur une bobine, suivant l'invention, avec décalage axial de l'ébauche en forme de bande et de la contre-électrode l'une par rapport à l'autre et emploi de pinces de contact réalisées sous la forme de peignes connectés aux bords des bandes et aux barres de la source de courant par des dispositifs à action rapide, par exemple à came, assure une transmission fiable du courant de formation aux bandes (jusqu'à 5 ampères par décimètre carré de surface de l'ébauche en forme de bande) et, en même temps, elle permet la connexion de la bobine aux barres avec des dépenses de main d'oeuvre minimales. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 représenteen coupe la vue d'ensemble d'une installation suivant l'invention pour mettre en oeuvre le procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins, - la Fig. 2 est une vue de dessus de la même installation - la Fig. 3 représente la bobine en cours de l'enroulement des bandes sur elle; - la Fig. 4 représente une barre annulaire à laquelle est fixé un peigne de contact; - la Fig. 5 représente le peigne de contact en coupe. Le procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins, suivant l'invention, consiste en ce qu'une é- bauche en forme de bande frittée est enroulée en bobine conjointement avec une contre-électrode. Ensuite l'ébauche est traitée directement en bobine, par immersion de la bobine dans un électrolyte et branchement des bords de l'ébauche et de la contre-électrode aux pôles de signes contraires d'une source de courant. A l'issue d'un certain temps, la polarité est inversée sur l'ébauche et la contre-é- lectrode de façon à assurer la polarisation anodique-cathodi#que de l'ébauche en forme de bande dans l'électrolyte.Ensuite la bobine est déroulée, cette opération étant conjuguée avec un nettoyage mécanique et un lavage de l'ébauche, puis des électrodes définitives pour les accumulateurs alcalins sont découpées dans l'ébauche en forme de bande. Lors de l'enroulement de la bobine, afin de rendre commode le branchement des ébauches en forme de bandes et des contreélectrodes, aux pôles de la source de courant, on les décale l'une par rapport à l'autre dans le sens axial, de façon à obtenir une spirale d'une seule polarité à chacun des bords de la bobine. Grâce au décalage de l'ébauche en forme de bande et de la contre-électrode dans la direction axiale lors de leur enroulée ment en bobine, avec obtention d'une spirale d'une seule polarité à chacun des bords de la bobine, il devient possible de réaliser la polarisation anodique-cathodique (la formation de l'électrode) directement en bobine, indépendamment de l'épaisseur et de la résistance mécanique de ébauche en forme de bande. Le procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins sour forme de bandes, permet de mécaniser les opérations auxiliaires et peut être mis en oeuvre dans l'installatiom décrite ci-après. L'installation pour la fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins, suivant l'invention, comprend une cuve 1 (Fig. 1 et 2) remplie d'électrolyte, dans laquelle on place une bobine 2 (Fig. 1, 2, 3), ayant des flasques 3 isolés électriquement l'un de l'autre. Dans les flasques 3 sont pratiquées des lumières radiales 4 (Fig. 2,3) Sur la bobine sont enroulées conjointement, avec déca. lage axial relatif, une ébauche en forme de bande 5 et une contreélectrode 6. La contre-électrode 6 est également réalisée sous forme d'une bande et elle porte des saillies d'isolement 7. La bobine 2 est réalisée d'une largeur de 1Q à 15 % supérieure à celle de l'ébauche 5 et de la contre-électrode 6,de façon à rendre possible l'obtention d'une spirale d'une seule polarité à chacun des bords de la bobine 2. Dans chaque lumière 4 (Fig. 2,3) des flasques 3 de la bobine 2, sur les bords des spirales sont placées des pinces de contact, constituées chacune par un corps 8 (Fig. 4) en U avec des oeillets dans lesquels est engagée une tige 9 (Fig. 4 et 5). Sur la tige 9 sont librement enfilées des lames 10 rendues pointues entre lesquelles sont interposées des rondelles élastiques 11. L'empilage constitue un peig#ne 12. Pour interdire la rotation des lames 10 sur la tige 9, dans le corps 8 en U est prévu un méplat de guidage 13 qui est engagé dans des encoches réalisées dans chacune des lames 10. Contre le flasque inférieur 3 de la bobine 2 (Fig.1 et 2) est placée une barre annulaire 14, à laquelle aboutissent deux barres d'alimentation 15 (Fig.2) sortant au-dessus de la surface de l'électrolyte. Dans la partie intermédiaire des barres d'alimentation 15 sont prévus des tétons 16, aux extrémités des barres d'alimentation 15 sont réalisées des bornes 17 pour la fixation d' un câble électrique de liaison avec un pale d'une source de courant (non représentée). Contre le flasque supérieur 3 de la bobine 2 est placée une barre annulaire 18, à laquelle aboutissent deux barres d'alimentation 19 sortant au-dessus de la surface de l'électrolyte et ayant à leurs extrémités des bornes 20 pour la fixation d'un câ- ble de liaison avec l'autre pôle de la source de courant. Sur les barres annulaires 14, 18 (Fig. 2,4) sont fixés, en fonction de la disposition des lumières 4 dans les flasques 3 de la bobine 2, des supports 21 (Fig.4) avec des oeillets 22, dans lesquels sont engagés des axes 23 portant des leviers 24. Les leviers 24 enserrent les extrémités de la pince de contact. Sur la surface extérieure du levier 24 est fixée une lame élastique 25, et sur chaque support 21 est montée une chape 26 avec une came 27 maintenue dans la chape 26 par un axe 28. La came 27 assure, par l'intermédiaire de la lame élastique 25 et des leviers 24, le serrage des lames 10 de la pince de contact et des spires de l'ébauche 5 en forme de bande et de la contre-électrode 6, qui sont engagées entre elles. L'installation suivant l'invention fonctionne de la fa çon suivante. Avant la fabrication, on enroule conjointement une é-- bauche en forme de bande 5 (Fig.3) et une contre-électrode 6 sur la bobine 2, l'ébauche 5 étant serrée contre l'un- des flasques 3, et la contre-électrode 6 étant serrée contre le second flasque 3 de la bobine 2. La largeur de la bobine 2 étant de 10 à 15 s supérieure à celle de l'ébauche 5 et de la contre-électrode 6 enroulées sur elle, il se forme contre chaque flasque 3 une spirale d'une seule des bandes. L'enroulement achevé, on fixe les extrémités des bandes, par exemple par ligaturage avec un cordeau isolant (non représenté). On pose la bobine 2 avec les bandes enroulées sur une table de travail se trouvant auprès de la cuve 1, la spirale de la contreélectrode 6 étant en haut.A travers les lumières 4 de la bobine 2 on engage les pinces de contact de façon que les lames pointues 10 (Fig. 4,5) du peigne 12 se placent entre les spires de la contreélectrode 6 en forme de bande (Fig.3). Une fois les pinces en contact engagées dans toutes les lumières 4 du flasque supérieur 3 de la bobine 2, oji met en place la barre annulaire 14 (Fig. 1), de façon que les leviers 24 (Fig.4) soient en regard des extrémités des peignes 12. Après mise en coIn- cidence de tous les peignes 12 et de tous les leviers 24, on serre les lames 10 des pinces de contact en faisant tourner les cames 27, qui pressent sur les lames élastiques 25. Ceci fait, on soulève la bobine 2 avec la barre annulaire 14, en la prenant par les tétons 16 des barres 15, on retourne la bobine 2, par exemple à l'aide d'un appareil de levage équipé d'un organe de préhension (non représenté) et on la repose sur latable, spirale de l'ébauche 5 en haut. De la même manière on place sur cette spirale les pinces de contact et la barre annulaire 18, et l'on serre les lames 10 des pinces de contact. Ensuite on introduit la bobine 2 assemblée avec les barres 14 et 18 dans la cuve I, par exemple en la prenant de nouveau par les tétons 16, on fixe des câbles aux bornes 17, 20 des barres d'alimentation respectives 15 et 19 et l'on remplit la cuve d'électrolyte. Après imprégnation de la bande par l'électrolyte, on branche la source de courant et on effectue une polarisation anodique (positive) de l'ébauche 5. A l'issue du temps prescrit on inverse la polarité des barres d'alimentation 15 et 19, à l'aide d'un inverseur, et on ef fectue une polarisation cathodique (négative) de l'ébauche 5. Le processus achevé, on vidange la cuve, on la remplit d'eau et on procède au lavage préliminaire des organes pour les débarrasser de l'électrolyte et assurer la sécurité du travail lors du déroulement de la bobine. Ceci fait, on libère la bobine 2 des barres 14 et 18 et on la dirige vers une machine de déroulement, de lavage définitif et de nettoyage mécanique de l'ébauche 5, dans laquelle sont ensuite découpées les électrodes définitives. L'installation pour la fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins, suivant 1'invention, permet de réaliser des électrodes d'accumulateurs minces et peu résistantes en bandes grâce à la présence d'une bobine 2 dont la largeur est de 10 à 15 % supérieure à celle de l'ébauche 5 et de la contre-électrode 6, ce qui rend possible l'enroulement des bandes avec un décalage axial de l'une par rapport à l'autre, et à la présence de pinces de contact, réalisées sous la forme d'un peigne 12 constitué de lames pointues 10, qui raccordent les bords de l'ébauche 5 et de la contre-é- lectrode 6 aux barres 14 et 18, lesquelles sont connectées aux pôles de la source de courant à l'aide de dispositifs à action rapide. Les petites dimensions de la bobine 2 pour une longueur importante de l'ébauche 5 pouvant être enroulée, ainsi que la possibilité d'amener aux bords des bandes, par l'intermédiaire des pinces de contact, un courant d'intensité dépassant 1 000 ampères, permettent d'obtenir un grand rendement avec une installation compacte. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins, par polarisation anodique et cathodique au sein d'un électrolyte d'une ébauche assemblée avec une contre-électrode et isolée par rapport à celle-ci, caractérisé en ce qu'au préalable l'ébauche en forme de bande est enroulée en bobine conjointement avec la contre-électrode, puis les bords de la bande-électrodes et de la contre-électrode sont raccordés aux pales d'une source de courant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l'enroulement en bobine, l'ébauche en forme de bande et la contre-électrode sont décalées l'une par rapport à l'autre dans la direction axiale de façon à obtenir à chacun des bords de la bobine une spirale saillante d'une seule polarité. 3 - Installation pour mettre en oeuvre le procédé de fabrication d'électrodes frittées pour accumulateurs alcalins suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, comprenant une cuve remplie d'électrolyte dans laquelle sont placées des contre-électrodes entre lesquelles est disposée et isolée une ébauche en forme de bande, caractérisée en ce qu'il est prévu une bobine sur laquelle sont enroulées conjointement l'ébauche en forme de bande et la contre-é- lectrode, ladite bobine comprenant des flasques isolés l'un de l'autre et comportant des lumières radiales dans lesquelles sont placées des pinces de contact, la largeur de la bobine étant de 10 à 15 % supérieure à celle de l'ébauche, ce qui permet l'enroulement de lté- bauche en forme de bande contre-électrode réalisée également sous forme d'une bande, avec un décalage axial de l'une par rapport à l'autre. 4 - Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les pinces de contact sont réalisées sous la forme d'un peigne constitué par des lames pointues engagées sur une tige avec interposition de rondelles élastiques entre elles, le peigne étant serré au moyen d'une came, par l'intermédiaire de leviers placés à ses extrémités et raccordés par une barre annulaire aux bornes de la source de courant.