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Publication number: BE482182A
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Description


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  " Procédé de fabrication d'électrodes 
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d'électrodes plus particulièrement destinées à des appareils comportant un électrolyte, par exemple des accu- mulateurs du type Edison, des condensateurs électrolytiques, des   redresseurs,   des parafoudres et autres appareils similaires possédant des électrodes en un métal propre à former une pelli- cule. 



   On a déjà proposé de munir des électrodes pour condensateurs électrolytiques, redresseurs et appareils simi- laires ainsi que des électrodes pour accumulateurs, de surfa- ces actives en un métal déposé par pulvérisation, qui fournit de grandes capacités par unité de surface d'électrode et par 
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 Il 

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 unité de masse du métal employé pour constituer l'électrode. Il est probable que l'augmentation de capacité réalisable avec les électrodes de ce type provient, dans une grande mesure, de la nature poreuse des couches produites par le processus de pulvé- risation qui engendre une surface métallique très grande, expo- sée à l'action de l'électrolyte quand l'électrode est incorpo- rée dans un appareil du type électrolytique. 



   Selon le procédé objet de la présente invention, on augmente encore la capacité des électrodes pour appareils à électrolytes obtenues en pulvérisant du métal en fusion sur un support par le fait que, simultanément par rapport à cette pul- vérisation de métal, on dépose sur le support des particules fines d'une matière dite de charge, c'est-à-dire n'altérant pas les propriétés de l'électrode, par exemple un oxyde métallique à l'état très finement divisé. Cette manière de charge a pour rôle de créer des interstices ou des vides additionnels dans la structure métallique pulvérisée et préférablement,   damélio-   rer les caractéristiques de l'appareil à électrolyte lors de l'usage ultérieur de l'électrode. En tout cas, la matière de charge ne nuit pas aux propriétés de l'électrode.

   Il est vrai- semblable que l'augmentation de la capacité obtenue provient de ce que la porosité du métal déposé est accrue par   l'inclu-   sion des particules de matière additionnelle dans la couche pulvérisée. 



   L'invention a également pour objet une électro- de obtenue par le procédé ci-dessus défini et comportant un support recouvert d'une couche conductrice poreuse de particu- les métalliques déposées par pulvérisation, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une matière de charge inerte en particules finement divisées contenues dans les interstices existant entre les particules métalliques finement divisées. 



   Au dessin annexé, donné à titre d'exemple d'une forme d'exécution de l'objet de   l'invention.   

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 la fig. 1 est une vue en plan schématique d'une électrode fabriquée selon le procédé revendiqué; la fig. 2 est une coupe de cette électrode sui- vant la ligne II-II de la fig. 1, l'épaisseur de la matière pulvérisée étant intentionnellement exagérée. 



   Comme on le voit à la fig. 1, une électrode con- forme à la présente invention peut comporter par exemple un support constitué par une bande d'étoffe 10, composé d'une ou de plusieurs couches, les deux faces de cette bande étant recou- vertes de revêtements métalliques extrêmement poreux. L'électro- de peut être munie d'une banette d'amenée du courant 12 pour la connecter à un circuit extérieur, cette barrette étant reliée à la surface pulvérisée 11 par soudure ou par scellement avec la matière déposée par pulvérisation. Tout matériau approprié peut être employé pour le support, notamment les divers types de gazes et d'étoffes à mailles ouvertes ou tissées, disposées    ou une feuille métallique en une ou plusieurs épaisseurs ou bien un treillis métallique /   perforée ou traitée par extrusion.

   Lorsque le support est en métal, celui-ci est de préférence le même que celui qui sert à constituer les   dépôts   pulvérisés. 



   Pour fabriquer une électrode conforme à l'inven- tion, on pulvérise sur le support de l'aluminium fondu en se servant par exemple d'un pistolet pulvérisateur de type classi- que qui est pourvu de moyens assurant la fusion et la pulvéri- sation d'un fil d'aluminium ainsi que la projection du métal pulvérisé sur le support et,en même temps que cette pulvérisa- tion d'aluminium, on pulvérise ou répand autrement sur le sup- port de l'acide borique à l'état de poudre fine. L'acide bori- que, par exemple, peut être pulvérisé au moyen d'un dispositif à saupoudrer comportant un jet d'air ou bien il peut être dis- persé sur ledit support pendant la métallisation au moyen d'un tamis à secousse.

   La projection d'acide borique s'effectue de préférence à la température ordinaire, mais on peut aussi le 

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 chauffer, le faire fondre et le désagréger pour le projeter en même temps que le métal. Les spécialistes pourront employer d'autres moyens pour pulvériser et déposer de la poudre fine d'acide borique en même temps que la pulvérisation du métal;

   il est seulement nécessaire de diriger la matière de charge fi- nement divisée sur le support et simultanément, d'effectuer la pulvérisation de métal, d'où il résulte que la matière   consti-   tutive du support se recouvre d'un mélange comprenant des par- ticules fines d'aluminium à l'état métallique adhérant entre elles, qui sont liées électriquement et mécaniquement et des particules finement divisées d'acide borique contenues dans les interstices ou les pores très fins existant entre les parcelles d'aluminium. La couche peut n'avoir que quelques centièmes de millimètre d'épaisseur et présenter alors une bonne flexibilité; mais, si on le désire, il est possible d'employer des couches plus épaisses et moins flexibles, le choix de l'épaisseur dépen- dant du genre d'appareil auquel l'électrode est destinée. 



   L'acide borique à l'état finement divisé a pour rôle, premièrement d'accroître la porosité et par suite la sur- face efficace du métal déposé par pulvérisation mais, vu sa propriété de former une pellicule, il a encore pour rôle d'amé- liorer l'efficacité du processus de formation de la pellicule auquel l'électrode est ultérieurement soumise. Par exemple, a- près la pulvérisation, l'électrode peut être soumise à une opé- ration de formation d'une pellicule dans une solution aqueuse de borax et d'acide borique. La pellicule est produite par élec- trolyse suivant une méthode connue consistant à appliquer une force électromotrice à ladite électrode prise comme anode et à poursuivre l'opération jusqu'à ce que le courant de fuite ait été réduit à une faible valeur prédéterminée pour la tension prescrite dans chaque cas particulier.

   Dans cette opération, la présence de l'acide borique dans les pores de l'aluminium dépo- sé contribue à créer la pellicule de matière isolante dans tou- 

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 tes les parties de la couche pulvérisée et,en coopération avec la porosité ainsi accrue, elle assure l'obtention d'une élec- trode à capacité très élevée et à fuites très faibles, présen- tant un bon facteur de puissance. 



   Si on le désire, il est possible d'employer de l'oxyde d'aluminium au lieu d'acide borique. Bien que l'oxyde d'aluminium ne soit pas une matière propre à former une pelli- cule, il n'en résulte pas moins que le dépôt isolant qui se forme par électrolyse sur la surface d'aluminium consiste essen- tiellement en un oxyde ou un hydrate d'aluminium. C'est pour- quoi la présence d'oxyde d'aluminium additionnel dans les pores des couches superficielles déposées par pulvérisation a vrai- semblablement pour effet d'améliorer les caractéristiques de ladite surface d'électrode, ainsi que d'augmenter sa porosité et sa capacité. Avec d'autres métaux aptes à former une pelli- cule, on peut utiliser d'autres matières de charge, par exem- ple en pulvérisant de l'oxyde de titane en cas d'emploi de ti- tane.

   Los particules d'oxyde peuvent être formées "in situ" par voie électrochimique ou même par une simple oxydation dans l'air atmosphérique. En outre, on peut remplacer l'acide bori- que et le borax par d'autres substances propres à former une pellicule. Il est possible d'utiliser à volonté des substances qui augmentent notablement la porosité sans réagir chimiquement sur l'électrolyte lorsque l'électrode est incorporée dans un condensateur, par exemple des fibres fines de verre ou des fi- bres textiles peuvent être déposées en même temps que s'opère la pulvérisation du métal. 



   Comme on l'a précisé plus haut, on peut admet- tre que la matière de charge additionnelle augmente la porosi- té et par suite la surface effective de la couche pulvérisée; toutefois, quelle que soit l'explication du phénomène, des expériences ont démontré que grâce au procédé objet de l'inven- tion selon lequel l'une ou l'autre des substances mentionnées 

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 plus haut est pulvérisée en même temps qu'un métal formant une pellicule, on peut conférer à une électrode une capacité attei- gnant jusqu'à 50 fois celle d'une électrode constituée par une feuille pleine ou continue de même surface sans nuire à ses ca- ractéristiques.

   Les proportions utilisées peuvent varier consi- dérablement à condition que l'on utilise suffisamment de matière de charge inerte pour créer le supplément de porosité voulu et que la proportion de métal soit suffisante pour que la couche déposée soit bonne conductrice et assez forte mécaniquement pour résister aux manipulations inhérentes à la fabrication et au montage, de même qu'aux chocs et vibrations se produisant en cours de service. En général, on obtiendra un bon résultat en prenant des parties pratiquement égales en poids de métal et de matière de charge. 



   Pour fabriquer une électrode convenant particu- lièrement comme plaque positive d'une cellule d'accumulateur alcalin ou au nickel, on peut appliquer sensiblement le même procédé, les principales différences résidant dans les matières employées. Le support 10 peut être constitué par un des maté- riaux mentionnés jusqu'ici, sauf dans le cas où le support métallique doit être constitué par du nickel et alors les cou- ches 11 sont en nickel.

   Afin d'obtenir une capacité fortement accrue par unité de surface, laquelle augmente pour une batte- rie d'accumulateurs dans le même sens que la capacité d'un con-   densateur   dont il a été fait mention plus haut, on répand le métal sur la surface au moyen d'un pistolet pulvérisateur du type classique et en même temps on dépose sur le support de l'hydrate de nickel à l'état finement divisé, cet hydrate de nickel se trouvant de préférence sous la forme d'une poudre passant à travers un tamis de 150 mailles, la poudre étant soufflée ou secouée sur le support, comme on l'a décrit, en même temps qu'a lieu le dépôt d'acide borique. 



   Par cette opération, le support est recouvert 

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 d'un mélange de nickel et d'hydrate de nickel, le nickel se présentant sous la forme de particules métalliques finement di- visées et adhérentes, qui donnent lieu à une couche conductrice tandis que l'hydrate de nickel est maintenu dans les intersti- ces, intervalles ou pores entre les particules métalliques. 



  Après cela, pour que   l'électrode   puisse être utilisée dans une batterie d'accumulateurs, on peut l'imprégner d'hydrate de nic- kel sous pression hydraulique ou la soumettre à une formation, par exemple en faisant subir à toutes les électrodes, prises comme anodes, une 'électrolyse dans une solution composée de trois parties et demie de ferrocyanure de potassium, une partie de chlorure de sodium et une partie de soude caustique dissou- tes dans 200 parties d'eau en opérant avec une densité de courant d'environ   0,0516   amp. par cm2. Cette électrolyse re- couvre les particules de nickel d'une couche d'hydrate de nic- kel, ce qui permet de les utiliser comme éléments de plaque positive dans des cellules d'accumulateurs du type Edison.

   Dans cet exemple, comme dans le cas de l'acide borique utilisé pour les électrodes de condensateurs électrolytiques, l'hydrate de nickel augmente la porosité du nickel déposé par pulvérisation et assure la présence de matière active dans toutes les parties de la couche poreuse déposée par pulvérisation. Par ce moyen, il est possible de fabriquer à un prix de revient très raison- nable des électrodes pour cellules d'accumulateurs ayant une capacité fortement accrue par unité de surface et par unité de masse de nickel employé. On peut utiliser les matières inertes de charge décrites plus haut, dont le rôle principal est d'accroître la porosité et corrélativement la surface efficace de la couche pulvérisée. 



   En combinaison avec les électrodes positives fa- briquées de la manière décrite plus haut, on emploie de préfé- rence des électrodes négatives obtenues par le même procédé général. A cet effet, on peut prendre une matière de support 

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 10 telle que celle définie plus haut, sur laquelle on pulvérise simultanément des particules finement divisées de fer et une poudre fine d'oxyde ferrique (Fe2 03) en parties égales en poids. Si l'on fait usage d'un support métallique, il est pré- férable d'y appliquer du fer pratiquement pur.

   La pulvérisation produit alors une structure dans laquelle les particules de fer sont en contact électrique les unes avec les autres, étant soudées ensemble et formant ainsi une couche conductrice, alors que la poudre d'oxyde ferrique est maintenue dans les inters- tices existant entre les particules métalliques. Pour compléter la préparation des électrodes ou plaques destinées à une batte- rie d'accumulateurs, ces électrodes, dans lesquelles le métal et l'oxyde sont pulvérisés sur des supports en matière métalli- que ou résistant à la chaleur, sont avantageusement soumises à un traitement destiné à réduire dans une large mesure la pou- dre d'oxyde ferrique contenu dans la couche.

   A cet effet, l'é- lectrode recouverte d'une couche pulvérisée est placée dans un four à mouffle dans une atmosphère d'hydrogène et chauffée à une température de 480 - 500 . Le chauffage est continué jus- qu'à ce que l'oxyde en présence soit réduit dans une forte pro- portion en fer métallique finement divisé, l'électrode ne con- tenant plus, en fin de traitement, qu'un faible pourcentage d'oxyde ferrique ou ferreux. Dans certains cas, il peut être recommandable d'utiliser des mélanges de métaux tels que le cadmium et le fer par exemple, qui sont pulvérisés en même temps que leurs oxydes pour produire les électrodes négatives. 



   En utilisant de telles électrodes négatives, en combinaison avec des électrodes au nickel fabriquées selon le procédé objet de l'invention dans un électrolyte alcalin classique, on peut obtenir des cellules d'accumulateurs possé- dant de très grandes capacités comparativement à leurs dimen- sions. De telles cellules sont très efficaces par le fait que des particules très petites de métal sont soudées ensemble à 

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 leurs points de contact et qu'ainsi la résistance des électro- des est ramenée à un minimum, les pertes à l'intérieur de la batterie étant réduites en conséquence. 



   Dans tous les cas, il est préférable d'utiliser des substances pures, afin qu'il n'y ait pas 'altération des électrodes par la matière pulvérulente occluse. Par exemple l'hydrate de nickel doit être purifié avant l'emploi par enlè- vement de tous les carbonates et sulfates qu'il pourrait con- tenir. 



   REVENDICATIONS 
1. Procédé de fabrication d'électrodes compre- nant la pulvérisation à l'état finement divisé de particules de métal en fusion sur un support, caractérisé par le fait que l'on dépose en même temps sur le support des particules fi- nes d'une matière de charge de manière à obtenir une couche conductrice métallique poreuse, qui contient dans sa masse les dites particules de la matière de charge à l'état finement divisé.

Claims

2. Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que la couch-e déposée par pulvérisation subit un traitement électrolytique.

3. Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que la matière de charge déposée est un corps composé, dérivé du métal pulvérisé.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche déposée par pulvérisation est un métal propre à former une pellicule.

5. Procédé selon les revendications 1 et 4, ca- ractérisé en ce que la matière de charge est apte à former une pellicule.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal déposé par pulvérisation est de l'alumi- nium, la matière de charge étant de l'acide borique. <Desc/Clms Page number 10>

7. Procédé selon la revendication 1, caradtérisé en ce que le métal pulvérisé est du nickel.

8. Procédé selon les revendications 1 et 7, ca- ractérisé en ce que la matière de charge est un hydrate de nic- kel.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on répand la matière de charge à l'état de fine pous- sière sur le support, à une température sensiblement égale à la température ambiante, cette matière de charge étant ainsi retenue dans les Interstices que présente la couche déposée par pulvérisation.

10. Electrode obtenue par le procédé selon l'u- ne ou l'autre des revendications précédentes et comportant un support recouvert d'une couche conductrice poreuse de particu- les métalliques déposées par pulvérisation, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, une matière de charge inerte en particules finement divisées, contenues dans les interstices existant entre les particules métalliques finement divisées.

Il. Electrode selon la revendication 10, carac- térisép en ce que les particules de la matière de charge con- sistent en un composé du métal pulvérisé.

12. Electrode selon la revendication 10, carac- térisée en ce que les particules de charge sont faites d'oxyde du métal pulvérisé.

13. Electrode selon la revendication 10, carac- térisée en ce que les particules de charge sont de l'acide borique.

14. Electrode selon les revendications 10 à 12, caractérisée en ce que le métal déposé par pulvérisation est du nickel.

15. Electrode selon les revendications 10 et 14, caractérisée par le fait que les particules de charge sont de l'hydrate de nickel. <Desc/Clms Page number 11>

16. Electrode selon les revendications 10 à 15, caractérisée en ce que les particules de charge sont contenues dans ls interstices existant entre les particules de métal pulvérisé avant l'immersion de l'électrode dans un électrolyte.

17. Electrode selon les revendications 10 à 16, caractérisée en ce que les particules métalliques sont déposées sur un support en étoffe tissée.

18. Electrode selon les revendications 10 à 17, dans laquelle le support est flexible.

19. Electrode selon les revendications 10 à 18, caractérisée en ce que le support est un tissu de verre.

20. Procédé de fabrication d'électrodes et é- lectrodes, tels que décrits ci-dessus et représentés aux des- sins annexés.