Brevet FR2512276A1 — publié le 19830304

L'invention concerne une électrode composite pour accumulateurs alcalins, notamment pour accumulateurs fer/nickel, cette électrode comportant une grille métallique avec barreaux et intervalles entre barreaux, un support en matière plastique sur chacun des deux côtés de la grille métallique, de la masse ou matière active, et une couverture faite d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé De préférence les supports en matière plastique disposés des deux côtés sont soudés l'un à l'autre dans les intervalles entre barreaux de la grille, de sorte qu'ils constituent quasiment des "poches" pour la matière active apportée dans l'électrode, ces poches étant fermées par la couverture faite d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé. Les électrodes composites du genre considéré (brevets allemandsn O 2 710 907, 2 710 908, 2 833 725, 2 833 771) peuvent en principe être utilisées aussi bien dans des accu- mulateurs au plomb que dans des accumulateurs alcalins (par exemple des accumulateurs fer/nickel, cadmium /nickel, zinc/argent) C'est notamment dans le domaine des accumula- teurs au plomb qu'elles ont fait leurs-preuves Dans de telles électrodes composites, le "blindage" de la masse active, sans "encapsulage" métallique présente l'avantage d'une perméabilité à l'électrolyte très améliorée Une tôle habituellement utilisée pour enclore la masse active avec du métal présente par exemple des ouvertures dont l'im- portance est de 15 à 20 % de la surface géométrique Dans les électrodes composites du genre considéré, la couverture en étoffe non tissée autorise, par sa porosité, une ouverture supérieure à 80 % Par contre, dans le cas des accumulateurs alcalins, on rencontre des difficultés dues à d'autres causes. Seul un faible pourcentage de la masse active est utilisé pour le processus électrochimique de charge et décharge, de sorte que cette masse active est mal utilisée. L'invention a pour but de développer une élec- trode composite du genre considéré, de façon que la masse active soit mieux utilisée lorsqu'il s'agit d'une telle électrode dans un accumulateur alcalin. Pour atteindre ce but, l'invention préconise qu'il y ait entre support en matière plastique et couverture (faite d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé), une couche intermédiaire métalliquement conductrice mais perméa- ble à l'électrolyte Il est déjà connue qu'il y ait, dans les électrodes composites pour accumulateurs alcalins (demande de brevet N O 2 254 319 en Allemagne), une couche d'étoffe du genre feutre ou voile non tissé, dotée d'une couche métalli- conductrice quement/réalisée sous forme de feuille métallique perforée. Toutefois, dans cette forme de réalisation connue, il s'agit d'un enrobage métallique, la feuille de métal perforée étant appliquée extérieurement sur la couche en étoffe non tissée. En détail, plusieurs configurations et réalisations de la couche intermédiaire sont possibles dans le cadre de l'inven- tion C'est ainsi que la couche intermédiaire peut être réa- lisée sous la forme d'une feuille ou tôle de métal et peut être dotée de trous pour le passage de l'électrolyte La couche intermédiaire peut toutefois aussi être réalisée sous forme d'étoffe tissée, d'étoffe à mailles, ou d'étoffe du genre feutre ou voile non tissé, en fibres et/ou fils naturels et/ou synthétiques non métalliques, de telles fibres et/ou fils Au moins partiellement métallisés Selon une autre pro- position de l'invention, la couche intermédiaire est une couche de métallisation que la couverture faite d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé a reçu sur son côté en regard du support en matière plastique Cette forme de réalisation est particulièrement appréciable car, dans ce cas, il n'y a pas besoin de composants supplémentaires pour la couche intermé- diaire par exemple sous la forme d'une feuille, d'une tôle, d'une étoffe tissée ou maillée ou d'une étoffe non tissée 3 particulière La métallisation de couvertures en étoffe du genre feutre ou voile non tissée est connue en soi dans le cas des électrodes composites (brevet américain N O 2 985 701). Toutefois, dans le cadre de l'invention, si on réalise la couche intermédiaire en recourant à une métallisation, celle-ci peut être réalisée de diverses façon Les métaux appropriés peuvent notamment être appliqués par vaporisation ou déposés par galvanoplastie. Dans le cadre de l'invention, il peut être opportun, pour stabiliser les conditions de contact entre couche inter- médiaire et masse active, de donner une configuration parti- culière à la couverture A cet effet, l'invention préconise qu'en combinaison avec les dispositions sus-mentionnées la couverture en étoffe du genre feutre ou voile non tissé pré- sente une largeur de pores de seulement 1 à 10 microns ( 1 à 1 OV) On évite ainsi toute possibilité de passage de la masse active, au travers de la couverture, dans l'électrolyte libre, à l'occasion des processus de charge et décharge En outre, il va de soi qu'une électrode composite selon l'invention, destinée à un accumulateur alcalin, notamment à un accumula- teur fer/nickel, doit aussi présenter la robustesse mécanique nécessaire en tenant compte de ce que les variations de volume inhérentes à l'utilisation des accumulateurs alcalins, notam- ment des accumulateurs fer/nickel, constituent une cause de pression de gonflement sensiblement plus importante que dans le cas d'une masse active d'accumulateur au plomb. S'il s'agit d'un accumulateur fer/nickel, l'in- vention préconise que la couche intermédiaire soit en un al- liage de nickel ou en un alliage d'acier nickelé Par exemple, on peut recourir à du grillage d'acier nickelé, ou à des fi- bres d'acier nickelé Pour d'autres accumulateurs alcalins, la couche intermédiaire est avantageusement construite en fonction des métaux utilisés Dans tous les cas, il est avan- tageux que la couche intermédiaire soit mise en liaison con- ductrice avec le grillage métallique Cette forme de réalisa- tion de l'invention est particulièrement importante. Les avantages atteints résident dans le fait qu'avec une électrode composite selon l'invention, utilisée dans un accumulateur alcalin, la masse active est sensiblement mieux utilisée On obtient sans difficulté un taux d'utilisa- tion supérieur à 50 %, en se rapportant à l'équivalent théo- rique d'après la loi de Faraday Cela s'applique notamment aux accumulateurs cacmium 'nickel L'électrode selon l'inven- tion est une électrode composite à "encapsulage ouvert", pour accumulateurs alcalins Comme la masse active coopère non seulement avec des arrivées de courant internes constituées par la grille métallique, mais aussi avec des arrivées de courant fournies par la couche intermédiaire métallique il en résulte que cette électrode composite présente une capaci- té stable pour de nombreux cycles de charge et décharge De façon surprenante, il n'est pas indispensable que la couche intermédiaire soit reliée à l'arrivée de courant interne, c'est-à-dire à la grille métallique, bien que comme indiqué - une telle liaison soit recommandée. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemplesnon limitàtifs,permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une vue partielle en coupe d'une électrode composite selon l'invention. La figure 2 représente-une autre forme de réali sation de l'objet de la figure 1. La figure 3 représente une autre forme de réali- sation. L'électrode composite représentée sur les figures est fondamentalement constituée par une grille métallique 1,2 - avec barreaux 1 et intervalles 2 entre barreaux, par un sup- port ou appui 3 en matière plastique sur chacun des deux côtés de la grille métallique 1, avec un agencement tel que les deux supports latéraux 3 soient-soudés l'un à l'autre dans les intervalles 2 entre barreaux, et par de la masse active 4 - mise à l'intérieur, ainsi que par une couverture 5 faite d'une étoffe du genre feutre, mat ou voile non tissé. On peut voir qu'une couche intermédiaire 6, mé- talliquement conductrice en même temps qu'elle est perméable à l'électrolyte, est disposée entre support 3 et couverture 5. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, la couche intermédiaire 6 peut être réalisée sous forme de feuille ou tôle métallique dotée de trous 7 pour le passage de l'électro- lyte Il neut aussi s'agir, ici, d'une étoffe tissée, d'une étoffe à mailles ou d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé A cet égard, la figure 1 est simplement schématique. La couche métallique intermédiaire 6 peut aussi être entière- ment métallique Toutefois, elle peut aussi être constituée en fils ou fibres naturels et/ou synthétiques non métalliques, au moins partiellement métallisés par revêtement, qui sont mutuellement associés sous forme d'étoffe tissée ou maillée ou d'étoffe du genre feutre ou voile non tissé Sur la figure 2, on a indiqué que la métallisation, et avec elle la couche intermédiaire 6, peut aussi être appliquée directement sur la couverture 5 en étoffe du genre feutre ou voile non tissé, 3 en matière cela du côté en regard du support/plastique Il va de soi que, dans ce cas, seules les fibres au sein de l'étoffe du genre feutre ou voile non tissé sont revêtues de métal, et que la couverture resteglobalement perméable à l'électrolyte Les pores de cette couverture peuvent avoir une largeur de 1 à microns ( 1 à 10 A-). Sur la figure 3, on a indiqué que la couche in- termédiaire 6 est, dans son ensemble, passée selon un tracé en S et peut alors passer aussi, par la partie médiane *du S, sur la grille métallique 1 On obtient ainsi, de façon simple, une liaison conductrice de la couche intermédiaire 6 à la grille métallique 1 Par ailleurs, avec cette forme de réali- sation de la couche intermédiaire 6, la stabilité mécanique de l'électrode peut en outre se trouver améliorée, cela que cette couche intermédiaire 6 soit constituée par de l'étoffe tissée, de l'étoffe maillée ou de l'étoffe du genre feutre, mat ou voile non tissé, ou encore par de la tôle. REVENDICATIONS 1 Electrode composite pour accumulateurs alcalins, notamment pour accumulateurs fer/nickel, cete e- lectrode comportant une grille métallique avec barreaux et intervalles entre barreaux, un support en matière plastique sur les deux côtés de la grille métallique, de la masse ou matière active placée dans cette électrode, et une couverture faite d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé, cette électrode étant caractérisée par le fait qu'il y a, entre support ( 3) en matière plastique et couverture ( 5), une cou- che intermédiaire ( 6) métalliquement conductrice et perméable à l'électrolyte. 2- Electrode selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que la couche intermédiaire ( 6) est réa- lisée en feuille ou tôle métallique et comporte des trous pour le passage de l'électrolyte. 3 Electrode selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que la couche intermédiaire ( 6) est en étoffe tissée, ou en étoffe à mailles, ou en étoffe du genre feutre ou voile non tissé, et est faite de fibres et/ou fils métalliques. 4 Electrode selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que la couche intermédiaire ( 6) est en tissée ou à mailles ou en étoffe étoffe/du genre leutre ou voule non tissé, et-est faite de fibres non métalliques naturelles et/ou synthétiques et/ou de fils non métalliques, synthétiques et/ou naturels, ces fibres et/ou fils étant métallisés. Electrode selon la revendication 1, carac- térisée par le fait que la couche intermédiaire est une cou- che de métallisation que la couverture ( 5) faite d'une étoffe du genre feutre ou voile non tissé à regue du côté en regard du support ( 3) en matière plastique. 6 Electrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'en outre la couverture ( 5) en étoffe du genre feutre ou voile non tissé présente des pores d'une largeur de 1 à 10 microns ( 1 à 10 -). 7 Electrode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, destinée à un accumulateur fer/nickel, caractérisée par le fait que la couche intermédiaire ( 6) est en alliage de nickel ou en alliage d'acier nickelé, par exemple en grillage d'acier nickelé. 8 Electrode selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisée par le fait que-la couche inter- médiaire ( 6) est électriquement reliée à la grille métallique ( 1)