Brevet FR3024875A1 — publié le 20160219

La présente invention concerne les électrodes utilisées dans l'électrolyse ainsi que les électrodes utilisées dans la générateurs de courant tels que les piles et les batteries, et concerne en particulier une électrode en mousse métallique. Aujourd'hui, il est connu d'utiliser des électrodes, anodes et cathodes, composées d'une mousse de métal, par exemple du nickel, que ce soit des électrodes utilisées dans des cuves à électrolyse ou dans les générateurs de courant (piles, batteries). Une électrode composée de mousse métallique présente un avantage considérable du fait qu'elle présente une surface réelle développée bien supérieure à une électrode de même dimension formée d'une plaque de métal, et donc présente une conductance à l'interface entre l'électrolyte et l'électrode bien plus grande. En outre, par rapport à une surface de métal plane, le dégagement des bulles de gaz qui a lieu normalement affecte très peu la surface de contact avec l'électrolyte du fait que les bulles de gaz sont expulsées rapidement des alvéoles de la mousse parc que leur volume augmente qui augmente dépasse très vite le volume des alvéoles de la mousse. Toutefois il s'avère que les électrodes actuelles en mousse composées d'un seul métal présentent une conductance 25 limitée à l'interface entre l'électrolyte et l'électrode. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir une électrode métallique dont la conductance à l'interface entre l'électrolyte et l'électrode est maximale. Ce résultat inattendu a été obtenu en utilisant 30 plusieurs revêtements de métaux différents composant la mousse L'objet de l'invention est donc une électrode pour électrolyte constituée d'une plaque de mousse métallique caractérisée en ce que ladite mousse est constituée d'un 35 squelette de mousse de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages 3024875 2 recouvert d'au moins un revêtement d'étain, d'indium, de platine ou un de leurs alliages. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description 5 qui suit. Comme énoncé ci-dessus, la mousse métallique composant l'électrode selon l'invention est une mousse à cellules ouvertes composée d'un squelette de mousse de métal choisi parmi le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs 10 alliages recouvert d'au moins un revêtement métallique tel qu'un revêtement en étain, indium, platine ou un de leurs alliages. L'obtention du squelette de mousse peut se faire par électrolyse. Dans ce cas, une plaque de mousse de matière 15 plastique telle qu'une mousse de polyuréthane est rendue électriquement conductrice et est utilisée comme cathode dans un bain électrolytique, ce qui permet de recouvrir toutes les surfaces des alvéoles ou cellules ouvertes de la mousse par une couche de métal. 20 Une deuxième méthode d'obtention de la plaque de mousse métallique consiste à déposer le métal par la technique du dépôt sous vide. Mais la meilleure méthode consiste en une première étape d'activation de la mousse de matière plastique par dépôt chimique d'une couche de métal de faible épaisseur suivie d'une seconde étape d'électrolyse pendant laquelle une couche du même métal d'épaisseur adéquate est déposée par électrolyse. Après le dépôt de la couche de métal, on se débarrasse 30 du polyuréthane par un procédé adéquat, par exemple par brûlage dans un four. Le polyuréthane brûle et disparaît, ne laissant qu'un squelette constitué exclusivement de métal. La structure de la mousse obtenue est alvéolaire et ses propriétés physiques sont principalement une porosité et une 35 déformabilité élevées afin de réduire la résistance 3024875 3 électrique de la connexion, ainsi qu'une faible densité de l'ordre de 400g/m. Une caractéristique essentielle de l'invention est que le squelette de mousse métallique est recouvert d'un premier 5 revêtement en étain, indium, titane, platine, ruthénium, palladium ou un de leurs alliages par électrolyse ou tout autre procédé (projection, immersion dans un bain...) de telle sorte que toute la surface alvéolaire soit revêtue de métal. A noter que le premier revêtement peut être également 10 recouvert de plusieurs autres revêtements d'un métal différent de celui du premier revêtement. Par exemple, si le premier revêtement est en étain ou titane, le deuxième revêtement peut être en indium, platine ou ruthénium. Le choix du fer, du cobalt, du nickel ou d'un de leurs 15 alliages qui sont des métaux présentant une grande dureté, permet d'obtenir une électrode présentant une rigidité indispensable pour la bonne tenue de l'électrode. A noter que la rigidité de l'électrode peut être améliorée en repliant les bords de la plaque de mousse ou en 20 disposant la mousse dans un cadre rigide en métal. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'électrode est composée d'un squelette en mousse de nickel recouvert d'un revêtement d'étain ou de titane. Comme déjà mentionné, l'électrode selon l'invention peut 25 être une électrode (anode ou cathode) utilisée dans une cuve à électrolyse, ou dans un générateur de courant, pile ou batterie, comme par exemple une batterie au lithium ou une pile à combustible. REVENDICATIONS1. Electrode pour électrolyte constituée d'une plaque de mousse métallique caractérisée en ce que ladite mousse est constituée d'un squelette de mousse de métal choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert d'au moins un revêtement en étain, indium, titane, platine, ruthénium, palladium, ou un de leurs alliages.; 2. Electrode selon la revendication 1, dans laquelle 10 ledit squelette en mousse de métal est un squelette de mousse de nickel. 3. Electrode selon la revendication 2, dans laquelle ledit squelette en mousse de nickel est recouvert d'un revêtement en étain. 4. Electrode selon la revendication 2, dans laquelle ledit squelette en mousse de nickel est recouvert d'un revêtement en titane. 5. Electrode selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle ledit revêtement en étain ou titane est recouvert d'un 20 revêtement en indium, platine ou ruthénium. 6. Electrode selon la revendication 2, dans laquelle ledit squelette en mousse de nickel est recouvert d'un revêtement de platine. 7. Electrode selon l'une des revendications 1 à 6, dans 25 laquelle les bords sont repliés de façon à améliorer la rigidité de l'électrode. 8. Electrode selon l'une des revendications 1 à 7, utilisée comme anode ou cathode dans une cuve à électrolyse. 9. Electrode selon l'une des revendications 1 à 7, 30 utilisée comme anode ou cathode dans un générateur de courant tel qu'une pile ou une batterie. 10. Electrode selon la revendication 9, dans laquelle ledit générateur de courant est une pile au lithium ou une pile à combustible.