Brevet FR2390832A1 — publié le 19781208

La présente invention concerne la construction électrique, et plus précisément les procédés de fabrication de la masse-active d'accumulateurs au plomb. L'invention peut être appliquée largement dans la fabrication des accumulateurs au plomb. On connatt actuellement un procédé d'augmentation de la résistance mécanique des électrodes des accumulateurs au plomb suivant laquelle un liant fibreux est introduit dans la composition de la masse active des électrodes, cette masse étant composée de poudre de plomb, d'acide sulfurique et d'eau Ce liant fibreux est normalement réalisé en fibresXsynthétiques résistant aux acides et ayant une résistance mécanique suffisamment-élevée. Les- fibres synthétiques uniformément réparties entre les particules de la poudre de plomb forment un genre de grille de renforcement-qui assure une liaison supplémentaire entre les particules de la poudre de plomb. Au cours de l'utilisation des accumulateurs, la couche superficielle de la masse active des électrodes de plomb se désagrège progressivement, s' accumule dans le fond de l'accumulateur et court-circuite les électrodes voisines de polarités opposées. Ce court-eircuit des électrodes conduit à une mise hors service de 1 t accumulateur. Le rapport entre le poids des fibres synthetiques et le poids de la poudre de plomb dans la masse active est de 0,1:99,9 à 0,6:99,4 selon le type d'accumulateur et la nature de fibres. La condition nécessaire a laquelle doit satisfaire un tel mélange de poudre de plomb et de fibres synthétiques consiste à obtenir un degré élevé d'unisormité de la répartition-des composants mélangés entre eux. I1 est impossible d'obtenir un mélange bien homogène de ces composants par les procédés existants de mélange mécanique, étant donné la grande différence des-poids spécifiques et des quantités volumiques de la poudre de plomb et des fibres synthétiques. Dans les mélangeurs mécaniques (mélangeurs à vis, -par exemple), les fibres et la poudre sont réunies dans des zones i-solées~du mélangeur, de sorte qu'elles ne-se séparent plus. Le eoefficient de variation du mélange peut être supérieur à' 20 # Cependatlt, certaines zones du mélange sont dépourvues-de fibres de renforcement, donc la durée de vie des accumulateurs utilisant la masse active ainsi fabriquée ne sera pas longue.I1 est très avantageux d'obtenir le mélange dans un champ électrique, dans lequel les particules de poudre de plomb et les fibres synthétiques, préalablement chargées à des polarités contraires, sont dirigées les unes vers les autres par les forces de ce champ électrique extérieur. Dès que les particules se rapprochent à une distance minimale déterminée, les forces d'attraction de Coulomb commencent à agir entre elles et les particules se réunissent, en formant des agrégats des composants mélangés. En faisant varier convenablement l'intensité des charges des composants mélangés, on peut lier une quantité déterminée de particules de plomb aux fibres synthétiques.Ce procédé est réalisé dans un mélangeur électrique comprenant des trémies munies de doseurs pour les composants à mélanger, des dispositifs de charge destinés à charger les composants avec des polarités contraires, un système d'électrodes à haute tension et d'électrodes mises à la terre, des dispositifs pour stabiliser les agrégats obtenus, une trémie de réception et une source de haute tension. Le mélange des composants steffectue de la façon suivante. Les composants à mélanger, # t, et "B", par exemple, convenablement dosés, arrivent simultanément dans les dispositifs de charge, dans lesquels ils reçoivent respectivement une charge positive et une charge négative.Les composants ainsi chargés arrivent ensuite dans des champs électriques engendrés par des systèmes se composant d'électrodes à haute tension négative et positive et d'une électrode mise à la terre commune. Dans ces champs électriques, les particules se trouvent sous l'action d'une force électrique qui les entratne les unes vers les autres, de sorte qu'elles forment des agrégats dans la zone d'action des forces stabilisatrices (chauffage). La formation des agrégats est donc possible pour des conditions dans lesquelles les quantites des oposants me langes sont compatibles.Dans les cas où la quantité de l'un des composants est beaucoup plus grande que celle de l'autre, on obtient dans la zone de stabilisation des régions dans lesquelles la masse présente des fractions ne contenant que les particules d'un seul composant (de celui dont le volume est plus grand). Donc, la répartition des composants du mélange obtenu à la sortie du dispositif est irrégulière. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients. Dans le cadre de l'invention, on s'est proposé de créer un procédé de fabrication de la masse active d'accumulateurs au plomb, qui permet d'obtenir un mélangé uniforme de poudre de plomb et de fibres synthétiques, pour former un réseau spatial de renforcement en fibres synthétiques entre les particules de poudre de plomb, ce qui permet d'améliorer les caractéristiques de résistance mécaniques des électrodes et d'augmenter la durée de vie des accumuleiirs au plomb. Le but visé est atteint par le fait que la masse active des accumulateurs au plomb est obtenue en mélangeant de la poudre de plomb, des fibres synthétiques résistant aux acides, de l'acide sulfurique et de l'eau et, selon l'invention, l'introduction des fibres synthétiques dans la poudre de plomb s'effectue dans un champ électrique par le départ des fibres sur une bande horizontale animée d'un mouvement continu et fabriquée à partir d'une matière semi-conductrice, de manière que les fibres synthétiques soient perpendiculaires à cette bande, et en remplissant ensuite les intervalles entre les fibres d'une couche de poudre de plomb, de manière que l'épaisseur de cette couche corresponde à la longueur des fibres. il est avantageux, selon 11 invention, que l'intensité du champ électrique soit située dans une plage allant de 2.lu5 à 4.105 V/m. Le procédé selon l'invention permet de mettre en oeuvre le processus connu en soi de renforcement de la-masse active des accumulateurs au plomb-par les fibres synthétiques, la répartition uniforme des fibres parmi les particules de #poudre de plomb permettant de créer, dans la masse active des-électrodes d'accumulateurs au plomb, un système de renforcement spatial qui améliore les caractéristiques de résistance mécanique des électrodes. Les fibres de renforcement uniformément- reparties dans la poudre de plomb empêchent la destruction de la masse active des électrodes au cours de l'utilisation des accumulateurs au plomb dont la durée de vie -se trouve ainsi augmentée de 25 à-DO 44. D'autres caractéridtiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel la Figure unique montre un schéma du procédé de fabrication d'une masse active pour accumulateurs au plomb suivant l'invention. Le procédé, objet de l-'invention, permet-de mélanger de la poudre de plomb à des fibres syn#thétiques réalisées en une matière résistant aux acides, telle que le polypropylène, le chlorure de polyvinyle, le plastique fluoré ou autre, et dont la longueur est de 2 à 6 mm. Le rapport entre le poids des fibres synthétiques et de la poudre de plomb est de 0,1:99,9 à 0,6:99,4 selon le type des accumulateurs et la nature des fibres. Pour effectuer le mélange selon l'invention, les fibres sont amenées en quantités dosées près d'une électrode chargée à haute tension, où elles reçoivent des charges abondantes. Les fibres chargées sont placées dans le champ électrique crée entre une électrode à haute tension et une électrode mise à la terre. Au-dessus de l'électrode mise à la terre se déplace une bande en matière semiconductrice. Les fibres chargées se trouvant dans le champ électrique subissent l'action de la gravité, de la force de dispersion électrostatique,de la force due à leur masse et de la force électrique. La force due à leur masse est normalement négligeable, car son influence est minimale.Sous l'action des forces susmentionnées, les fibres synthétiques se répartissent dans 1 t espace entre les électrodes de manière à se trouver à des distances égales les unes des autres, et se déplacent vers l'électrode mise à la terre, en s1 orientant de manière que leurs axes longitudinaux soient parallèles entre eux et perpendiculaires à l'électrode mise à la terre. En se déposant sur la surface de la bande mobile, les fibres conservent leur orientation. Etant donné la faible conductibilité de la surface des fibres, les charges électriques n'ont pas le ~tempos de slécouler vers la masse et l'action des forces électriques persiste après la sortie des fibres de la zone d'action du champ électrique extérieur. L'intensité du champ électrique extérieur est située dans une plage allant de 2.105 à 4.105 V/m en fonction de la matière des fibres et de leurs dimensions. Lorsque les fibres synthétiques ainsi déposées sur la bande quittent la zone d'action du champ électrique extérieur, les intervalles entre ces fibres sont remplis d'une couche de poudre de plomb, l'épaisseur de cette couche ne devant pas dépasser les di- mensions moyennes des fibres. Si ltépaisseur de la couche de poudre de plomb est supérieure la longueur des fibres, il y aura dans le mélange obtenu des zones ne contenant pas de fibres de renforcement, si bien que les qualités du mélange et ses caractéristiques de résistance mécanique en souffriront. Si, au contraire, 11 épaisseur de la couche de poudre de plomb est inférieure à la longueur des fibres, la quantité > e ^swes dans le mélange peut se trouver- supériéure-à la propor icr désirèe, d'où le risque de diminuer quelque peu la capacité des accumulateurs au plomb utilisant la masse obtenue. En se déposant à la surface des fibres, les particules de poudre de plomb neutralisent les charges résiduelles et l'on obtient à la sortie du mélangeur un mélange neutre qui-ne#-se dédouble plus pendant l'utilisations le stockage et le transport. Après avoir mélange uniformément la poudre de plomb et les fibres synthétiques, on introduit ce mélange dans un mélangeur mécanique, dans lequel il est additionné d-'eau et d'aeide sulfurique. Après ce mélange, on obtient une masse active pâteuse qu'on peut appliquer sur les grilles des électrodes des accumulateurs au plomb. Grâce au procédé# selon l'invention, il est possible d'amélio- rer les caractéristiques de résistance mécanique- des électrodes et d'augmenter la durée de vie des accumulateurs de 20 à 30 %. Exemple 1 Des fibres de polypropylène de 3 à 5 mm de longueur et de 20 d'épaisseur sont chargées dans une trémie 1 d'un dispositif d'alimentation dosée en fibres chargées, réalisé en une matière diélectrique (dispositif de flocage 2). Le dispositif de flocage 2 se compose de deux compartiments: un compartiment d'alimentation dosée et un compartiment de charge comportant une électrode réticulaire à haute tension 3 branchée sur le pâle négatif d'une source de courant continu à haute tension 4. L'électrode réticulaire se compose de filaments spiralés parallèles, selon le certificat d'auteur de L'URUS N 1918 89/28-12. Au-dessous du dispositif de flocage se déplace un convoyeur à bande 5 en une matière semi-conductrice d'une résistivité volumique située entre 108 et 1010 ohms. cm. La vitesse de mouvement de la bande du convoyeur est de 0,3 m/s, la largeur de-la bande étant de 1ss0 m, ce qui correspond à un rendement du mélangeur allant jusqu'à 3 t/h. Au-dessous du brin supé#rieur de la bande du convoyeur est placée une électrode 10 mise à la terre. L'électrode haute tension 3 et l'électrode mise à la terre 10 engendrent entre eux un champ électrique dont l'intensité est choisie entre 2.105 et 2,5.105 V/m pour un espace entre les électrodes de 0,1 m.Les fibres en polypropylène chargées storientent et se déposent sur la bande du convoyeur 5 et restent orientées après la sortie de la zone d'action du champ él#ectrique du fait de la faible conductibilité de la couche de fibres. En aval du dispositif de flocage 2, la bande du convoyeur 5 passe au-dessous d'un alimentateur vibrant 6 pour la poudre de plomb dont la composition fractionnée est la suivante: fraction refusée au tamis 016: 8 % au maximum: fraction passant au tamis 004: 65 à 80 %. Cette poudre de plomb est chargée dans la trémie 7 de cet alimentateur vibrant pour être dosée et amenée par celui-ci sur la bande du convoyeur 5. Le dosage de la poudre et sa répartition uniforme suivant la largeur de la bande sont réglés à l'aide d'un dispositif de mise en vibration 8 de ltalimentateur 6. Le mélange fabriqué de la poudre de plomb et des fibres de polypropylène, destiné à la production de la masse active des accumulateurs au plomb, s'accumule dans une trémie de réception 9J d'oh il est envoyé pour être mélangé avec de l'eau et de l'acide sulfurique. Exemple 2 Des fibres de chlorure de polyvinyle de 2 à 4 mm de longueur et de 20S d'épaisseur sont chargées dans le dispositif de flocage 2, comme dans l'exemple 1. L'intensité du champ électrique dans ltes- pace interélectrode est réglée entre 2,5.105 et 3.105 V/m. La vitesse de déplacement de la bande du convoyeur 5 est de 0,3 m/s. Le processus de mélange s'effectue comme dans l'exemple 1. Le dosage de la poudre de plomb est réalisé à l'aide d'un alimentateur vibrant. Le mélange s'accumule dans la trémie de réception 9 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de la masse active des accumulateurs au plomb par introduction dans de la poudre de plomb,de defibres synthétiques résistant aux acides, d'acide sulfurique-et d'eau, caractérisé en ce que l'introduction des fibres synthétiques dans la poudre de plomb est réalisée dans un champ électrique, par leur dépôt sur une bande horizontale animée d'un mouvement continu et réalisée en matière semi-conductrice, les fibres étant orientées perpendiculairement à la bande - les intervalles entre les fibres étant ensuite remplis d'une couche de poudre de plomb, de manière que l'épaisseur de cette couche corresponde à la longueur des fibres. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'intensité su champ électrique est située dans une plage allant de 2.105 à 4.105 V/m.