Brevet FR2502848A1 — publié le 19821001

ELECTRODE SECONDAIRE ENCAPSULEE POUR BATTERIE AU PLOMB La présente invention concerne une électrode destinée à une batterie au plomb, servant notamment, mais pas exclusivement, à la traction des véhicules. Depuis le début du siecle, on a reconnu l'intérêt de disposer une forme quelconque d'encapsulation pour le matériau électro-chimiquement actif d'une électrode secondaire. C'est ainsi, par exemple qu'en 1895 Faure et King ont suggéré d'encapsuler le matériau actif dans une structure tubulaire formée d'amiante et de cellulolde. Peu après, Ribbe a décrit dans le brevet britannique n0 26656 une électrode pour batterie au plomb comprenant une plaque de plomb perforée munie d'une pluralit de paire de barres de cellulolde disposées sur les grandes surfaces opposées respectives de la plaque et reliées les unes aux autres par une solution de cellulolde à travers les ouvertures de la plaque.Les barres de cellulolde étaient découpées sur leurs bords longitudinaux de façon à former une "clé" pour le matériau actif, et de minces plaques de cellu bide perforées étaient fixées par la solution de celluloide aux barres de cellulolde dans la région des ouvertures de la plaque de plomb de façon à encapsuler le matériau actif. Le développement des électrodes secondaires encapsulées s'est poursuivi tout au long de ce siècle, et, avec l'importance croissante des véhicules à traction électrique, qui nécessitent des batteries rechargeables ayant une longue durée d'utilisation, ce secteur a récemment connu un regard dintEret-De-ce fgit-on-a mls maintenant au point une électrode composite qui, comme décrit p a r e x e m p 1 e dans la demande de brevet britannique publiée sous le n0 2022313A, comporte un support métallique perforé et des revêtements perforés en matière plastique, constitués d'une polyoléfine ou d'une polyoléfine partiellement fluorée et qui, de préférence, sont sous la forme de filets ou de toile métallique, soudés l'un à l'autre à travers les perforations du support de façon à former une structure gauffrée On applique ensuite le matériau actif et on le fait pénétrer dans les surfaces gaufrées des revêtements, puis on soude à la chaleur des couches de couverture, formé d'un tissu ou d'un feutre de polyester, sur ces revêtements, de façon à encapsuler le matériau actif. Un tel procédé a été utilisé avec succès pour produire des électrodes composites pour batteries au plomb, mais son utilité commerciale est réduite par le fait que l'application du matériau actif a tendance à recouvrir complètement les surfaces en creux des revêtements, si bien que les couches de couverture ne peuvent être directement soudées par la chaleur sur les revetements. Au contraire, il est nécessaire de procéder à une opération d'écrémage, qui est normalement une opération manuelle demandant beaucoup de temps, afin de découvrir les régions les plus extérieures des revêtements et de mettre ainsi à nu des sites permettant le soudage des couches de couverture sur les revêtements. Un objectif de la présente invention est donc de fournir un procédé perfectionné de production d'une électrode composite pour une batterie au plomb. En conséquence, l'invention concerne en nremier 1 i e u , un procédé de production d'une électrode pour une batterie au plomb, comprenant les étapes ou opérations suivantes (a) On part d'une structure gauffrée comprenant un support conducteur perforé et une paire de feuilles perforées de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support (b) On fait pénétrer une pâte pour batterie au plomb dans la structure sauffrée de telle sorte que cette pâte recouvre complètement au moins une desdites feuilles de résine synthétique (c) Avant de sécher la pâte, on utilise une "sonotrode" vibrante pour enlever une partie de la pâte d' a u moins une feuille de résine synthétique de façon à mettre à nu les régions les plus extérieures de la feuille et (d) On fixe une feuille de couverture de résine synthétique poreuse sur lesdites régions découvertes de ladite feuille de résine synthétique. De préférence, on fait en sorte qu'à la suite de 1' étape (b) la pâte recouvre également complètement l'autre desdites feuilles de résine synthétique, et on effectue les étapes (c) et (d) sur ladite autre feuille de résine synthétique. De préférence, on effectue les étapes (c) et (d) en même temps sur les-deux faces de l'électrode. En variante, on fixe une couche de couverture de résine synthétique sur l'une desdites feuilles de résine synthétique avant de procéder à l'étape (b), et l'étape (c) servant alors à enlever de la pâte de la feuille de résine synthétique exempte de sa couche de couverture. Dans le procédé selon ce premier mode de réalisation de l'invention, bien que l'étape sunplementaire d'enlevement de pâte soit encore nécessaire pour enlever l'excès de pâte d'au moins une des feuilles de résine synthétique avant qu'on puisse lui fixer la couche de couverture de résine synthétique correspondante, l'emploi d'une sonotrode vibrante pour effectuer l'enlèvement de la pâte s'avère s'implifier grandement cette opération par rapport à l'opération d'écrémage manuelle qui était requise jusqu'à présent. Selon un mode de réalisatIon préféré, l'invention concerne un procédé de production d'une électrode pour une batterie au plomb, comprenant les étapes ou opérations suivantes (a) On part d'une structure gauffrée comprenant un support conducteur perforé et une paire de feuilles perforées de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support (b) On applique une pâte non fluide ordinaire pour batterie au plomb sur au moins une grande surface gauffrée. de ladite structure (c) On utilise une sonotrode vibrante pour communiquer une énergie vibratoire à la pâte et la faire passer dans un état fluide,pour qu'elle puisse couler dans la structure aauffree, et on communique un mouvement relatif à ladite sonotrode et à ladite structure pour recouvrir de pâte la totalité de la structure mais en laissant découvertes les régions les plus extérieures desdites feuilles de résine synthétique ; et (d) On fixe des feuilles de couverture de résine synthétique poreuses respectivement par les renions des feuilles de résine synthétique qui sont découvertes sur les grandes surfaces respectives de ladite structure. De préférence, on fixe une desdites couches de couverture de résine synthétique sur la feuille de résine synthétique qui lui correspond avant de procéder à 1' étape (b). En variante, dans l'étape (b), on applique la pâte pour batterie sur chacune des deux grandes surfaces de ladite structure, et on emploie dans l'étape (c) des sonotrodes vibrantes Il est évident que, dans le procédé selon le second mode de réalisation de l'invention, il n'est Plus nécessaire d'enlPsrer l'excès de pâte, et par conséquent ce procédé constitue un perfectionnement supplémentaire des procédés antérieurs qui ont été proposés et qui sont mentionnés ci-dessus. Il y a lieu de préciser qu'une pâte ordinaire pour batterie au plomb est normalement dite "non fluide" en ce sens que, si la pâte est placée par exemple, sur une grille de plomb, e 1 1 e r e s t e s u r 1 a q r i 1 1 e. L a n a t u r e physique de la pâte est telle qu'elle ne Peut absolument pas couler dans la grille, si bien qu'une force mécanique considérable est normalement nécessaire pour faire passer la pâte dans les interstices de la grille. Toutefois, comme décrit dans le brevet britannique n0 1213 471 du demandeur, en appliquant une énergie vibratoire à une pâte non fluide ordinaire pour batterie au plomb, il est possible de faire passer la pâte a 1' état fluide, ce qui permet de recouvrir une électrode de pâte sans avoir à appliquer une force mécanique importante sur la structure de support de la plaque. De préférence, les feuilles de résine synthétique sont formées d'une polyoléfine ou d'une polyoléfine partiellement fluorée, et de préférence on les fixe l'une à l'autre par soudage. De préférence, les couches de couverture de résine synthétique sont formées d'un tissu et/ou d'un feutre de po lyester, et sont soudées par la chaleur sur les régions découvertes des feuilles de résine synthétique. Dans les procédés selon lesdits premier et second modes de réalisation de l'invention , les électrodes terminées, outre qu'elles comportent une paire de feuilles perforées de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support, comportent également des couches de couverture de résine synthétique réunies aux feuilles de résine synthétique. Il a maintenant été constaté qu'il était possible d'obtenir des électrodes présentant des propriétés comparables en faisant en sorte que l'une ou l'autre, ou les deux, des couches de couvertures poreuses viennent en contact avec la surface de l'ensemble recouvert de pâte, et en communiquant une énergie vibratoire à la ou aux couches de couvertures poreuses de façon à faire imprégner de pâte la ou les couches de couvertures poreuses.En d'autres termes, au moins une couche de couverture n'est pas réunie à la feuille de résine synthétique mais est réunie à l'électrode à travers la pâte. Le renforcement de l'électrode et la rétention de la pâte ne semble pas souffrir de l'absence de jonction entre la feuille de résine synthétique et la ou les couches de couverture. En consécuence. selon un troisième mode de réalisation, l'invention concerne un procédé de production d'une électrode pour une batterie au plomb, comprenant les étapes suivantes (a) On part d'une structure gauDfrEe comprenant un support conducteur perforé et une paire de feuilles perforées de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support ; (b) On fait pénétrer une pâte pour batterie au plomb dans la structure gautfrsse de telle sorte que la pâte recouvre complètement au moins une desdites feuilles de résine synthétique (c) On met au moins une surface de la structure recouverte de pâte en contact avec une couche de couverture poreuse ; et (d) On communique une énergie vibratoire à ladite couche de couverture poreuse de façon à faire imprégner de pâte la couche de couverture poreuse. De préférence, l'une des surfaces de la structure gauf- armée est en contact avec une couche de couverture poreuse pendant l'Stape (b) De préférence, les couches de couvertures qui sont appliquées sur les surfaces opposées de la structure dentelée forment des parties correspondantes d'une même feuille du matériau formant la couche de couverture. Bien qu'il soit commode d'appliquer les deux couches de couverture par des moyens vibratoires, on se rendra compte que l'une des couches de couverture pourrait être fixée à la feuille de résine synthétique qui lui correspond avant qu'il soit procédé à l'opération d'application de la pâte, après quoi l'autre couche de couverture pourrait être appliquée selon les étapes (c) et (d). Un tel procédé permettrait également d'éviter la nécessité d'une opération d'écrémage en préparation d'une opération de fixation ultérieure. On se rendra compte également qu'il est possible dans une certaine mesure de ne pas être tenu Par la limitation concernant le choix des matériaux à utiliser pour la couche de couverture, quand cette dernière n'a pas à être fixée à la feuille de résine synthétique. On va maintenant décrire des exemples de la présente invention en se référant aux dessins ci-joints, sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'une structure gauffrée de support d'électrode avant l'application de la pâte, l'une de ses feuilles étant partiellement arrachées La figure 2 est une vue en coupe d'une électrode obtenue par un procédé selon un premier exemple de la présente invention La figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la figure 2 La figure 4 est une représentation schématique d'une étaye faisant partie d'un procédé selon un second exemple de l'invention ; et La figure 5 est une vue de côté de la figure 4. Comme le montrent les dessins, l'électrode comporte un support conducteur perforé 11 en plomb, en alliage de plomb ou en un matériau résineux synthétique conducteur ou nonconducteur revêtu de plomb. Sur les grandes surfaces opposées du support 11 sont montées deux feuilles perforées 12 de résine synthétique, la résine étant de préférence une polyoléfine ou une polyoléfine partiellement fluorée et les feuilles étant de préférence construites sous la forme de filets, de toiles métalliques ou de treillis. Les feuilles 12 sont soudées l'une a l'autre à travers les perforations lla du support de manière à délimiter des surfaces externesgauf froues pour la structure 11, 12 de support de la pâte (Figure 1). On applique sur la structure 11, 12 une pâte ordinaire 13 pour batterie au plomb de telle sorte qu'elle pénètre dans et bouche les perforations du support ll et de la feuille 12, ainsi que les creux des grandes surfaces de la structure 11, 12. On applique toutefois la pâte 13 de telle sorte que les régions les plus extérieures 12a des grandes surfaces gauffréesde la structure 11, 12 restent découvertes de façon à pouvoir fixer deux couches 14 de couvertures de résine synthétique sur les feuilles respectives 12 (Figures 2 et 3). Dans le procédé du premier exemple, on applique la pâte 13 pour batterie au plomb sur la structure 11, 12 dans son état non-fluide normal d'abord sur l'une des grandes surfaces de la structure, puis on déplace la structure sur un convoyeur au dessous d'une sonotrode à vibrations ultrasoniques de telle sorte que la sonotrode vienne au contact de la pâte. L'énergie ultrasonique de la sonotrode fait passer la pâte d'un état non-fluide à un état fluide, puis fait couler la pâte dans les perforations du support 11 et les feuilles 12 et jusque dans les creux de ladite une grande surface de la structure 11, 12. Les dimensions de la sonotrode sont étudiées pour que la totalité de la surface de ladite grande surface soit recouverte de pâte, et la position de la sonotrode par rapport à la structure 11, 12 est étudiée pour que les régions 12a restent exemptes de la pâte 13.La structure 11, 12 partiellement recouverte de pâte est ensuite retournée, on fait arriver une nouvelle provision de pâte sur l'autre surface de la structure, puis on fait à nouveau passer la structure au dessous de la sonotrode vibrante pour compléter l'opération d'application de pâte. De préférence, les opérations d'application de pâte par ultrasons sont exécutées conformément aux enseignements du brevet britannique n0 1 213 471 du demandeur. Dans l'exemple ci-dessus, on a recouvert l'électrode de pâte en appliquant une énergie ultrasonique sur une couche de pâte sur l'une des surfaces de la structuregauffrée , puis en retournant la structure partiellement recouverte de pâte, et en répétant l'application d'énergie ultrasonique, mais on se rendra compte qu'il est possible d'appliquer la pâte pour batterie au plomb sur la structure gauffrée à partir des deux côtés, et de communiquer l'énergie ultrasonique simultanément à partir de deux sonotrodes vibrantes disposées de part et d'autre de la structure. En variante de la forme de réalisation décrite dans les paragraphes précédents, on peut initialement faire en sorte que la pâte emplisse les perforations du support 11 et de la feuille 12 ainsi que les creux desdites grandes surfaces de la structure 11, 12, à l'aide d'une machine classique d'application de pâte du type à orifice fixe (une machine Lund par exemple), ou bien à l'aide d'une machine d'application de pâte à courroie (une machine Winckel ou MAC par exemple), dans laquelle on fait appel à une force mécanique pour faire pénétrer la pâte dans la structure 11, 12. Mais dans ce cas, la pâte 13 recouvre nécessairement les régions 12a d'au moins une des grandes surfaces de la structure 11, 12 recouverte de pâte. Aussi, avant que la pâte sèche, on fait passer la ou les surfaces de la structure qui sont recouvertes d'un excès de pâte au-dessous d'une ou de deux sonotrodes à vibrations ultrasoniques de manière à enlever la pâte des régions 12a. Après avoir appliqué la pâte 13, on fixe les couches 14 de couverture de résine synthétique, qui sont de préférence faites d'un tissu et/ou d'un feutre de polyester, sur les régions 12a des feuilles 12 de résine synthétique, par soudage à la chaleur. De préférence, on exécute cette opération de soudage à la chaleur simultanément au séchage de la pâte 13. Dans un second exemple de l'invention, on utilise encore la structure gauffree 11, 12 de support de pâte de l'exemple précédent, mais, avant d'appliquer la pâte pour batterie au plomb, on soude à la chaleur une couche 14 de couverture en tissu de polyester sur l'une des grandes surfaces de la structure, puis on applique une couche de pâte pour batterie sur l'autre grande surface non recouverte de la couche de couverture fixée. On utilise ensuite l'énergie ultrasonique fournie par une sonotrode plongeant dans la pâte pour faire couler la pâte à travers la structure. Ensuite, on soude à la chaleur l'autre couche de couverture sur la feuille de résine synthétique pour compléter l'ensembleélectrode. Dans un troisième exemple de l'invention, on applique la pâte sur la structure gauffrne 11, 12 de support de pâte des formes de réalisation précédentes, à l'aide d'une machine classique d'application de pâte à courroie, en utilisant une pâte ordinaire pour batterie au plomb. On procède à l'application de pâte de préférence de telle sorte que l'une des surfaces de la structure dentelée 11, 12 soit recouverte d'un excès de pâte (c'est-à-dire que la pâte 13 dépasse de ladite surface de la structure 11, 12) tandis que la pâte se trouve sensiblement au-ras de l'autre surface de la structure.Juste avant d'appliquer la pâte, on dépose l'autre surface de la structure sur une couche de couverture poreuse 14 que l'on a au préalable humecté d'eau, la couche de couverture 14 étant de préférence le polyester à liaisons ouvertes fourni par la Société "Dupont Limitez" sous l'appellation "Reemay Type 2116". On place la structure recouverte de pâte à l'une des extrémités de la couche de couverture 14 de telle sorte qu'une patte terminale lld du support 11 dépasse de la couche de couverture, puis on rabat cette couche autour de l'extrémité de la structure la plus éloignée de la patte terminale.On fait ensuite passer la structure ainsi encapsulée, bord replié en avant, sous une sonotrode 15, en titane, à vibrations ultrasoniques, qui est disposée de façon à venir en contact intime avec la couche 14 et à traverser sa surface supérieure, et à faire couler la pâte 13 dans la couche de couverture poreuse 14 et imprégner celle-ci (Figures 4 et 5). On retourne ensuite la plaque et on la fait à nouveau passer sous la sonotrode. Il se forme ainsi une liaison physique entre la couche 14 et la pâte sur une surface de la structure 11, 12 en dépit du fait qu'une seule des surfaces de la structure a été recouverte d'un excès de pâte. Dans une variante du troisième exemple, on dépose la structure 11, 12 sans pâte sur la couche de couverture 14, une couche de pâte étant ensuite appliquée sur la surface libre de la structure, après quoi on rabat l'extrémité libre de la couche de couverture sur la structure de façon à encapsuler celle-ci ainsi que la couche de pâte. On fait ensuite passer le tout sous une sonotrode et on applique une énergie ultrasonique pour faire imprégner de pâte la structure 11, 12 et les couches de couverture 14 sur les deux faces de la structure. Dans une autre variante du troisième exemple, on fixe une couche de couverture poreuse 14 sur l'une des faces de la structure Sauffroe 11, 12 comme décrit dans le deuxième exemple, et on applique une autre couche de couverture poreuse sur l'autre face de la structure, par des moyens ultrasoniques, dans un cas pendant l'application de la pâte, et dans un autre cas après l'application de la pâte à l'intérieur de la structure. On se rendra compte que, dans le cadre de l'utilisation de moyens ultrasoniques pour enlever de la pâte et/ou faire couler la pâte, il existe une grande variété d'autres agencements du mécanisme permettant d'appliquer la pâte et les couches de couverture sur la structure dentelée. Il y a lieu de noter que le procédé d'imprégnation d'une structure d'électrode recouverte de pâte à l'aide de vibration avec une couche de couverture poreuse est décrite et revendiquée dans la demande de brevet n0 8031365 du même demandeur. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'une électrode destinée à une batterie au plomb, comprenant les étapes suivantes a) On part d'une structure gauffrée (11, 12) comprenant un support conducteur perforé (11) et une paire de feuilles perforées (12) de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support b) On fait pénétrer une pâte (13) pour batterie au plomb dans la structure gauffrée (11, 12) de telle sorte que la pâ- te recouvre complètement au moins une desdites feuilles de résine synthétique Caractérisé en ce que c) Avant de faire sécher la pâte on utilise, une sonotrode vibrante (15) pour enlever une partie de la pâte au moins une feuille de résine synthétique (12) de façon à découvrir les régions les plus extérieures de la feuille ; et d) On fixe une couche de couverture (14) en résine synthétique poreuse sur lesdites régions découvertes de ladite feuille de résine de résine synthétique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à la suite de l'étape (b), on obtient une structure gauffrée dont les deux feuilles de résine synthétique sont complètement recouvertes de pâte, et en ce qu'on exécute les opérations des étapes (c) et (d) sur les deux faces de la structure. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on exécute les opérations des étapes (c) et (d) en même temps sur les deux faces de la structure. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fixe une couche de couverture (14) en résine synthétique sur l'une des feuilles de résine synthétique de ladite paire avant de procéder à l'étape (b), et en ce qu'au moins une feuille de résine synthétique de l'étape (c) est l'autre des feuilles de ladite paire. 5. Procédé de production d'une électrode destinée à une batterie au plomb, comprenant les étapes suivantes a) On part d'une structure gauffrée (11, 12) comprenant un support conducteur perforé (11) et une paire de feuilles perforées (12) de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support (b) On applique une pâte non-fluide (13) ordinaire pour batterie au plomb sur au moins une des grandes surfaces gauffrées de ladite structure Caractérisé par les étapes suivantes c) On utilise une sonotrode vibrante (15) pour communiquer une énergie vibratoire à la pâte et la faire passer dans un état fluide de façon à lui permettre de couler dans la structure gauffrée et on communique un mouvement relatif à ladite sonotrode (15) et à ladite structure (11, 12) de façon à recouvrir de pâte (12) la totalité de la structure mais en laissant découvertes les régions les plus extérieures desdites feuilles de résine synthétique ; et d) On fixe des couches de couverture (14) en résine synthétique poreuse sur les régions des feuilles de résine synthétique qui sont découvertes sur les grandes surfaces respectives de ladite structure. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fixe une desdites couches de couverture en résine synthétique sur la feuille de résine synthétique qui lui correspond avant de procéder à l'étape (b). 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans l'étape (b), on applique la pâte pour batterie sur chacune des deux grandes surfaces de ladite structure, et en ce qu'on utilise dans l'étape (c) des sonotrodes vibrantes respectives. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les feuilles de résine synthétique sont faites d'une polyoléfine ou d'une polyoléfine partiel lement fluorée, et en ce qu'on les fixe l'une à l'autre par soudage. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les couches de couvertures en résine synthétique sont faites d'un tissu et/ou d'un feutre de polyester et en ce qu'on les soude à la chaleur sur les régions découvertes des feuilles de résine synthétique. 10. Procédé de production d'une électrode destinée à une batterie au plomb, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) On part d'une structure gauffrée (11, 12) comprenant un support conducteur perforé (11) et une paire de feuilles perforées (12) de résine synthétique réunies l'une à l'autre à travers les perforations du support b) On fait pénétrer une pâte (13) pour batterie au plomb dans la structure gauffrée de telle sorte que le pâte recouvre complètement au moins une desdites feuilles de résine synthétique Caractérisé par les étapes suivantes c) On met au moins une surface de la structure recouverte de pâte en contact avec une couche de couverture poreuse ; et d) On communique une énergie vibratoire à ladite couche de couverture poreuse de façon à la faire imprégner par la pâte. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'une des feuilles de la structure gauffrée est en contact avec une couche de couverture poreuse pendant l'étape (b).