Brevet FR2418548A1 — publié le 19790921

La présente invention décrit un moyen permettant de fabriquer de nouveaux collecteurs cathodiques pour piles seches, constitués essentiellement d'une âme en matière plastique recouverte d'au moins une couche conductrice chimiquement stable. Les avantages et les inconvénients des collecteurs cathodiques en carbone ont été souvent analysés et notamment dans le brevet français n0 1604005. On doit ajouter aux arguments développés l'aspect économique de la confection de ces collecteurs qui, produits aujourd'hui par milliards, nécessitent des procédés manufacturiers adaptés à ces hautes cadences. Sur le plan de la stabilité chimique, le carbone ne peut être remplacé que par des métaux exceptionnels tels que le titane ou le tantale pour obtenir des performances semblables. Aussi des raisons économiques ont jusqu'ici empêché de s'écarter du carbone traditionnel. Le demandeur a trouvé un moyen économique permettant de réaliser des collecteurs adéquats en adaptant à leur fabrication certaines techniques connues de déposition chimique ou électrochimique sur les matières plastiques. Ainsi réalise-t-on un collecteur selon l'invention en procèdant comme suit. Le moulage d'un polymère permet tout d'abord d'obtenir par tous moyens connus l'électrode dans sa géométrie exacte. On emploie un polymère susceptible de se prêter à l'électrodéposition. On opère ensuite comme dans la technique conventionnelle par attaque chimique, dépôt d'un métal par voie chimique, puis dépôt par électrolyse du métal ou d'un-alliage de métaux. La conductivité électrique est au moins équivalente à celle des électrodes en carbone, puisque par exemple quelques microns de chrome ainsi déposés con duisent à des résultats équivalents, Des couches métalliques d'une épaisseur de moins du centième de millimètre suffisent généralement sur le plan de la résistance électrique de la pile. La résistance chimique au milieu peut être obtenue par le choix du métal déposé en dernière couche. Le demandeur a trouvé que le chrome et ses alliages présentent une stabilité suffisante pour la confection des el:ements courants. Les alliages nickel-chrome-molybdène conviennent particulièrement bien. Un perfectionnement à cette technique peut être obtenu par enduction de l'objet par une peinture, un vernis ou une pellicule plastique conductrice ou encore par une membrane polyélectrolytique. La conductivité métallique élevée de la sous-couche permet d'accepter une conductivité transversale médiocre de la couche chimiquement résistante. Il est facile d'obtenir une conductivité equivalente à celle du carbone en déposant une couche métallique de quelques millièmes de millimètre d'épaisseur elle-même recouverte d'une pellicule plastique conduc trice d'épaisseur voisine. On peut aussi recouvrir l'électrode par une couche de carbure de silicium pour obtenir une bonne stabilité chimique associée à la conductivité électrique souhaitée. Une variante consiste a réaliser la couche conductrice par dépot sous pres sion réduite ou par jet de plasma par tous moyens connus. Tous ces procédés peuvent s'intégrer dans une chaîne continue de# fabrication évitant les ruptures de charges entre la fabrication des électrodes et leur emploi. On procede également selon l'invention en incorporant dans la matière plastique avant moulage une proportion d'une charge conductrice telle que les noirs de carbone ou d'acétylène afin de lui donner une conductivité propre. Cette maniere de faire facilite le dépôt ultérieur des matériaux -cathodiques en améliorant la conductivité électrique de l'objet final. On peut aussi, à conductivité égale, obtenir ainsi de bons résultats avec des dépôts métalliques plus faibles ou des couches chimiquement protectrices plus épaisses. Oa peut aussi accrortre le volume utile des piles électriques en diminuant la direesion de collecteurs cathodiques moins résistants. Un des avantages annexes de la présente invention est d'obtenir des collec- teurs moins lourds puisqu'à volume égal, le poids des collecteurs selon l1inven- tion est de l'ordre de la moitié de ceux réalisés en carbone. L'emploi de plastiques allègés ou de tubes permet de réduire encore le poids et le prix de ces objets On peut aussi employer des matériaux composites pour le moulage ou encore améliorer la tenue mécanique et la conductivité électrique en incorporant des éléments métalliques dans la matière plastique. Exemple 1 : On réalise par tous moyens connus un corps cylindrique de 6 m/m de diamètre et de 60 mtm de longueur avec une matière plastique styrénique, Par attaque sul fo-chromique, puis par dépôt chimique, on obtient une couche de nickel de quelques dixièmes de microns susceptible de se prêter à un dépôt galvanique. Par électrodépositi-on, on réalise une couche continue d'un alliage de nickel-chromemolybdène de quelques microns d'épaisseur. On obtient ainsi une résistance chimique acceptable avec une conductivîté électrique nettement supérieure à celle des électrodes classiques en carbone. Exemple 2 On opère comme dans l'exemple I pour la réalisation de la couche métallique. pgb on traite l'objet par trempage dans un vernis conducteur résistant à la corrosion chimique ou encore par recouvrement par une membrane conductrice imperméable aux agents chimiques. Exemple 3 On réalise un corps dans une matière Plastique quelconque et on procède à son recouvrement par du carbure de silicium en utilisant une technique connue de jet de plasma. Quelques dizaines#de microns conduisent à une conductivité électrique acceptable et à une grande stabilité chimique. REVENDICATIONS i. Electrodes servant de collecteurs cathodiques pour piles sèches constituées d'une ame en matière plastique recouverte d'au moins une couche conductrice chimiquement résistante au milieu. 2. La couche conductrice est réalisée par déposition chimique, lectrochimique ou galvanique d'un alliage de nickel-chrome-molybdène sur un matériau plastique adapté à cette technique. 3. La couche conductrice est réalisée par dépit sous pression réduite ou par jet de plasma, seule ou en combinaison avec les techniques chimiques ou électrochimiques. 4. La couche conductrice chimiquement stable est constituée d'un carbure métallique tel que le carbure de silicium par exemple, 5, La protection chimique de l'électrode est améliorée par enduction de la couche conductrice par un matériau imperméable, inerte et conducteur, de faible épaisseur. 6. Le matériau plast#ique peut être tubulaire, alvéolaire ou composite. ou contenir des charges ou éléments conducteurs incorporés dans la masse.