Brevet FR2412953A1 — publié le 19790720

L'invention concerne une plaque d'électrode pour accumulateurs électriques à électrolyte alcalin, plaque d'électrode équipée sur au moins deux de ses côtés opposés, d'un cadre en U entourant le bord de la plaque. Les accumulateurs alcalins de grande puissance, par exemple les accumulateurs au Ni/Cd, possèdent le plus souvent un grand nombre d'électrodes relativement minces, dont l'épaisseur va d'environ 0,4 à 1,0 mm. Les électrodes de polarités opposées sont séparées les unes des autres par des séparateurs. En général, ces séparations sont faites en un tissu ou en une nappe, d'épaisseur comprise entre 0,2 et 0,5 mm. Les électrodes positives sont le plus souvent exécutées sous la forme de plaques frittées. Elles se composent d'un gâteau de poudre de nickel à fine granulométrie, fritté à environ 900 à 11000C sur les deux faces d'un support métallique, par exemple une toile métallique, du métal déployé ou une tôle perforée.L'introduction de la masse active du point de vue électrochimique dans ces gâteaux poreux s'effectue selon un procédé connu, par exemple par imprégnation chimique ou électro chimique, par dépôt par galvanisation etc 0O . Bien que les électrodes négatives soient aussi fréquemment faites de plaques frittées, quelques fabricants préférent cependant des plaques comprimées. Dans ces dernières, la "masse active" est introduite, par tartinage, compression, laminage ou dépôt électrolytique, dans un support métallique en toile métallique, en métal déployé ou constitué d'une tale perforée. Tant les électrodes frittées que les électrodes comprimées ont besoin d'un support, même s'il est extrêmement mince, d'une part pour assurer la stabilité mécanique nécessaire, d'autre part pour pouvoir recevoir une GmenEç ou une évacuation de courant. Quand des électrodes de ce genre sont fabriquées à partir d'une plaque frittée ou comprimée de grande superficie, ou bien estampée ou-découpée à partir d'une bande sans fin de l'un ou l'autre type ci-dessus, on observe très souvent des décollements de la masse aux arêtes de coupe, de sorte que l'on a, sur les bords des électrodes, des morceaux du support mentionné ci-dessus, se présentant sous la forme de pointes de fil métallique (dans le cas des toiles métalliques) ou de ponts ou de bavures d'estampage découpés dans le cas des métaux déployés ou des tôles perforées. Ce sont là l'une des causes principales des courts-circuits dans les cellules, du fait que ces morceaux du support transpercent la séparation, mince et peu résistance, en formant des ponts de contact entre des électrodes de polarités opposées. C'est en particulier dans la réalisation mentionnée ci-dessus caractérisée par un grand nombre d'électrodes minces, que ce danger se présente, à un degré élevé, en raison de la distance très réduite entre les plaques (distance = épaisseur de la séparation). C'est la raison pour laquelle la plupart des fabricants prennent des mesures destinées à empêcher les risques de court-circuit. On essaie par exemple de fixer les bords de coupe par une frappe avant l'imprégnation des électrodes et ltestampage ou le découpage. On connatt aussi des arêtes de coupe renforcées par une enduction de résines ou de laques. Le brevet DT-PS 1 028 181 présente un procédé dans lequel on peut fixer une bordure marginale sur les électrodes comprimées, dès le stade de la fabrication, lors de la compression de la poudre.Le brevet DT-PS 904 200 présente des bordures marginales analogues. Les électrodes frittées et comprimées traditionnelles présentent un inconvénient supplémentaire, résidant dans ltévacua- tion du courant. Le transfert du courant 5a effectue par le bord supérieur de l'électrode. Il se crée alors, en particulier dans le cas des électrodes les plus grandes, des chutes de tension considérables sur toute la longueur de l'électrode. En raison de la répartition non uniforme du courant, des zones entières se trouvant dans la partie inférieure des plaques ne travaillent qu'avec un rendement diminué. Il en résulte des capacités plus faibles, en particulier dans le domaine des fortes intensités, ainsi que de mauvaises valeurs du potentiel.Ces inconvénients sont particulièrement importants quand on utilise en tant que matériau pour les sosies des parties du support, présentant habituellement une très faible épaisseur de 0,1 à 0,2 mm découpées en même temps que la plaque. Dans un grand nombre de cas, on essaie donc de réduire les chutes de tension en installant des queues de plaques ou des cossue dwéracuations-supplémentaires soudées ou fixées par cordons ou points de soudure au bord supérieur#des#électrodes. Par ailleurs, la séparation est influencée par la fixation- du -bord.En eff#t, dans les séparations courantes dont le matériau, mince, glisse en forme de méandre le long de la grande longueur des électrodes, on constate souvent un entaillage par le matériau support mis à nu, dans la séparation. Même si l'on ne tient pas compte du fait que les bordures marginales connues exigent des éléments de construction et des processus de fabrication supplémentaires, ces méthodes ne peuvent pas empêcher d'une manière sûre le décollement des couches de matière au niveau des parties marginales. L'invention a pour but de créer des plaques d'électrodes traditionnelles, possédant un cadre en Ui qui éliminent les inconvénients mentionnés ci-dessus et ceux se rapportant aux bords de coupe et à l'évacuation du courant. L'invention concerne â cet effet une électrode du type ci dessus, caractérisée en ce que le cadre en U est formé à partir du matériau support de l'électrode ou à partir des branches d'une cosse d'évacuation reliée à l'électrode. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés, représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent en élévation et en coupe une électrode découpée, - les figures 3 à6 représentent en élévation différentes variantes d'électrodes selon l'invention équipées de leurs cosses d'évacuation. La figure 1 est une vue en élévation d'une électrode découpée. On a fritté sur les deux côtés d'un matériau support métallique perforé 1 présentant une bande marginale non perforée 2, une couche de nickel 3 à haute porosité. La masse active est introduite dans cette couche par l'un des procédés connus. Au lieu autre en tôle perforée, le matériau support peut aussi être en métal déployé avec des parties marginales non déployées. Selon l'invention, les bandes de bordure 2 non perforées peuvent être rabattues en forme de U, comme le montre en coupe la figure 2. Ainsi est créé, sous la forme des profilés 4 en U complètement lisses, un encadrement, qui empêche par exemple de façon efficace un entaillage des électrodes, sur une séparation passée sous forme de méandre autour de leurs côtés longitudinaux. Conformément à l'invention, on glisse dans les profilés 4 en U créés sur les grands côtés des électrodes, les branches 6 d'une cosse d'évacuation 5, découpées et dimensionnées en conséquence. La figure 3 présente l'électrode ainsi obtenue, avec la cosse d'évacuation mentionnée. Pour obtenir une liaison ferme entre la cosse d'évacuation et la plaque de l'électrode, on enfonce les dévacuation et la plaque de ltélectrode, on enfonce les profilés 4 en U sur les branches 6 de la cosse d'évacuation à une profondeur uniforme, et on en effectue la fixation convenable par soudage (par points ou a la molette). Selon les exigences, on peut faire en sorte que les branches 6 de la cosse d'évacuation soient en contact avec la totalité du grand côté de l'électrode par l'intermédiaire des profilés 4 en U, ou bien qu'elles soient considérablement plus courtes, de sorte que seule soit intéressée la partie supérieure des profilés marginaux. Les deux branches 6 peuvent aussi avoir des longueurs différentes.Il s'est avéré avantageux de ne pas rendre les branches plus courtes que 25X de la totalité de la longueur des électrodes. Dans une autre réalisation de l'invention, un cadre conducteur 7, entourant de tous côtés la totalité de l'électrode, est inséré dans les profils en U, comme le montre la figure 4. On peut aussi, comme il est représenté sur la figure 5, utiliser les bords de la plaque, en forme de U, non seulement pour la mise en contact par l'intermédiaire d'une cosse, mais aussi et simultanément, pour la suspension des plaques de séparation rigides et profilées, fabriquées en conséquence par exemple les plaques de PVC perforé habituelles, les cloisons à ailettes ou les séparations frittées. Les plaques de sépa ration 8 doivent, dans ce but, être garnies de saillies margi nales 9, qui peuvent engrener dans les profilés en U 4. Ce point présente un avantage particulier pour la fabrication de plaques d'électrodes montées en usine avec leurs séparations. La figure.6 présente une autre réalisation de l'invention pouvant être utilisée en fonction des possibilités de fabrication. Dans ce cars, la plaque d'électrode possède un cadre 10 ayant la forme de profilés en U, qui ne sont pas formés à partir du matériau support, mais par le pliage adéquat des branches 6 de la cosse d'évacuation 5, qui est alors découpée plus large. La bande marginale 2 de l'électrode insérée dans le profilé 10 en U est alors lisse, et liée aux profilés 10 en U par compression, soudage ou une combinaison de ces deux procédés. Grâce aux procédés selon l'invention, non seulement on élimine surement le danger de court-circuit provoqué par les bavures d'estampage et les décollements de matière sur les bords, mais encore la chute de tension, en particulier le long du grand côté de l'électrode, est fortement réduite, grâce au fait que les grands côtés de l'électrode sont, tous les deux, conducteurs. Ceci a été montré par des mesures comparatives effectuées sur des plaques d'électrode selon l'invention, dans lesquelles les branches de la cosse d'évacuation présentaient différentes longueurs, ainsi que sur des plaques d'électrode possédant des cosses fixées par des moyens habituels. Les c cosses avaient la même épaisseur que la bande support, c'està-dire O,lmm, à l'exception de la cosse supplémentaire soudée, dont l'épaisseur était de 0,25mm. Il ressort des chiffres du tableau ci-après que la chute de tension, en mV, au niveau du matériau support (la mesure étant effectuée sur une diagonale) a pu etre diminuée, selon la longueur des branches, de près de la moitié par rapport aux électrodes connues, le courant traversant les plaques étant de 50 A. Cosse estampées 0,1 mm 510 mV Cosse suplémenta#ire fixée par soudage 0,25 mm 400 mV Conducteurs selon l'invention Longueur de branche 35 mm 285 mV Longueur de branche 70 mm 265 mV Longueur de branche 140 mm 220 mV Du point de vue de la technique de fabrication le cadre selon l'invention présente en outre l'avantage supplémentaire de n'exiger que des déformations d'éléments des électrodes de toute façon nécessaires, savoir le support d'électrode ou la cosse, et donc sans qu'il soit nécessaire de prévoir des composants supplémentaires présentant une fonction propre. R E v E N D I C A T I o N S 10: Plaque d'électrode pour accumulateurs électriques à électrolyte alcalin, plaque garnie sur au moins deux de ses cotés opposés d'un cadre en U entourant le bord de la plaque, plaque d'électrode caractérisée en ce quelle cadre en U (4, 10) est formé à partir du matériau support (1) de l'électrode, ou par les branches (6) d'une cosse d'évacuation (5) reliée à l'électrode 20) Plaque d'électrode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les branches (6) de la ccossed'évacuation (5) sont reliées fermement, du point de vue électrique et mécanique, au bord de l'électrode, sur au moins le quart de la longueur du grand côté des électrodese par soudage ou compression 30) Plaque d'électrode selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 a caractérisée en ce que les branches (6) de la cosse d'évacuation (5) sont fermées pour constituer un cadre entourant complètement 1 'électrode 40) Plaque d'électrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les branches (6) de la ossue d'évacuation (5) sont formées de façon à servir de suspension pour les séparations