Brevet FR2558648A1 — publié le 19850726

La présente invention concerne un procédé pour améliorer la capacité de sollicitation (charge) d'électrodes de batteries auxiliaires comportant des structures d'électrodes formées de fibres en copolymérisat de polypropylene ou de propylène métallisées. De telles électrodes sont d'un grand intérêt technique en raison de leurs avantages de principe (se référer à cet égard par exemple aux demandes de brevets allemands DE-OS 15 96 240 et DE-OS 16 71 761), les avantages étant imputables en premier lieu à la structure d'électrode. Une telle structure d'électrode formée de fibres en copolymérisat de polypropylène ou de propylène métallisées est peu coûteuse, elle a un faible poids spécifique et elle possède une grande conductivité électrique, les deux dernières propriétés pouvant varier en fonction de la nature et de l'épaisseur du revêtement métallique. Les masses actives classi- quement mauvaises conductrices sont bien mises en con- tact et bien exploitées dans la structure d'électrode. Du fait de la résistance et de la rigidité de la structure d'électrode, les électrodes conservent une stabilité de formes et de dimensions pendant toute leur durée de service, également sous une forte solli- citation mécanique et électrique. I1 s'est cependant avéré que des électrodes de batteries comportant de telles structures présentent par rapport à d'autres électrodes connues, même plus coûteuses, formées par exemple de fibres de carbone métallisées (demande de brevet allemand DE-OS 10 71 788) ou de fibres métalliques pures (brevet US 3 835 514) des inconvénients électriques inattendus qui se manifes- tent par une polarisation accrue et par des pertes de tension, notamment pour de forts courants de charge. L'invention a pour but d'éliminer les inconvé- nients précités et de créer des électrodes de batteries comportant des structures formées de fibres en copo- lymérisat de polypropylène ou propylène métallisées présentant une polarisation plus faible et des pertes de tension réduites. Ce problème est résolu selon l'invention - en ce que la structure d'électrode est soumise, avant l'imprégnation avec les masses actives à un compactage irréversible pouvant atteindre jusqu'à 15% dans la direction d'épaisseur au moyen d'un outil qui présente en surface une température de 110 à 180 C. Selon d'autres particularités de l'invention: - le compactage est effectuée à une température de à 165 C; - la structure d'électrode est compactée de 1 à 5%; - le compactage est effectué par compression ou par laminage. Le procédé est ainsi basé sur le fait que les structures métallisées sont soumises, avant l'imprégna- tion avecla masse active, à un compactage irréversible jusqu'à 15% dans le sens de l'épaisseur à une tempéra- ture de 110 à 180 C, de préférence de 140 à 165 C. L'indication de température se rapporte à la surface de l'outil utilisé, c'est-à-dire aux matrices de presse ou aux cylindres. Le temps de contact entre la structure fibreuse et l'outil est fonction de la température réglée et peut être facilement déterminé par un spécialiste au moyen d'essais. En général, il est compris entre 1 et 20 secondes. La pression de compactage à adopter doit être choisie suffisamment élevée pour qu'on atteigne en toute sécurité l'épaisseur finale désirée du corps fibreux. Lors d'un compactage par laminage (calandrage), l'épaisseur finale est définie par l'espacement entre cylindres alors que lors d'une compression, des éléments de maintien d'espa- cement remplissent la même fonction. En général, un compactage dans le sens de l'épaisseur de 1 à 5% est suffisant pour obtenir l'amélioration désirée. Si le compactage est supérieur à 15%, les fibres peuvent déjà se rompre dans le cas de structures fibreuses qui sont métallisées avec des métaux cassants. En outre il existe le risque que les pores superficiels soient obturés en majeure partie et que la structure soit ainsi rendue inutilisable pour des électrodes. Une première estimation grossière du succès du procédé décrit peut être effectuée visuellement. Lors d'un réglage correct des paramètres, la structure fibreuse traitée doit présenter une surface lisse, sur laquelle on ne doit détecter aucun duvet provenant de fibres dépassant de la surface. Le résultat précis du traitement, conforme au procédé, de la structure peut être défini finalement par des essais de cellules de batteries, dont les électrodes comportent les structures traitées. A cet égard, on détermine la ré- sistance interne des cellules qui, pour des cellules ayant les structures d'électrodes traitées conformé- ment à l'invention, peut être jusqu'à 50% plus faible (plus favorable) qu'avec des cellules comportant des électrodes non traitées. Les causes de l'amélioration ne sont pas connues exactement. On suppose que l'élimination ou l'atténua- tion du caractère hydrophobe de la surface d'électrode par modification de la structure superficielle joue un rôle. Un autre avantage consiste en ce que des cellules comportant des électrodes qui possèdent les structures traitées sont moins sujettes à des courts-circuits internes. Par le procédé décrit, on est en mesure de produire des électrodes ayant des épaisseurs iden- tiques et constamment reproductibles, ce qui constitue une condition essentielle pour un maintien de la qualité de production de cellules de batteries. EXEMPLE On a réalisé deux cellules Ni-Cd de 40 Ah, qui ont été fabriquées d'une manière absolument iden- tique et on a utilisé simplement comme structure d'élec- trode dans un cas une nappe non traitée et dans l'autre cas la même nappe traitée conformément à l'invention. On a utilisé pour la nappe une matière formée de fibres de polypropylène d'une épaisseur de 4,2 mm conformément aux normes allemandes DIN. Après un pré- nickelage sans intervention de courant, la matière de la nappe a été pourvue électrolytiquement d'une couche de nickel de 0,3 g/cm2. Après le nickelage, une partie des structures découpées ont été maintenues entre des plaques de pressage chauffées à 160 C pendant secondes sous une pression de 300 kPa avec un espacement de plaques de 4,0 mm, ce qui a produit un compactage de 4,75%. Après le traitement, les corps profilés ont été lisses et plans. L'autre partie des structures n'a pas été traitée. Après l'imprégnation des structures avec les masses actives, les cellules ont été assemblées en utilisant un séparateur en tissu de polyamide et elles ont été profilées. La résistance interne des deux cellules a été déterminée à partir de la courbe intensité/tension. Dans la condition à demi-déchargée, la cellule comportant la structure d'électrode non traitée a présenté une résistance de 4,0 mohms tandis que la cellule comportant la structure d'électrode trai- tée a présenté seulement une résistance de 2,6 mohms. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour améliorer la capacité de sollicitation d'électrodes de batteries auxiliaires comportant des structures d'électrodes formées de fibres en copolymérisat de polypropylène ou de propy- lène métallisées, caractérisé en ce que la structure d'électrode est soumise, avant l'imprégnation avec les masses actives à un compactage irréversible pou- vant atteindre jusqu'à 15% dans la direction d'épaisseur au moyen d'un outil qui présente en surface une tempé- rature de 110 à 180 C. 2 - Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le compactage est effectué à une température de 140 à 165 C. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la structure d'électrode est compactée de 1 à 5%. 4 - Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le compactage est effectué par compression ou par laminage.