BE823399A - Gaine pour electrodes d'accumulateurs - Google Patents

Description

  Gaine pour électrodes d'accumulateurs.

  
La présente invention concerne des gaines  ou enveloppes pour électrodes tubulaires destinées aux accumulateurs électriques. De telles électrodes sont utilisées dans des accumulateurs alcalins, tout comme dans les accumulateurs au plomb et consistent en un certain nombre de barreaux conducteurs d'électricité, en forme de tiges ou de baguettes, combinés entre eux, qui sont entourés de matière active. 

  
Celle-ci est à son tour entourée d'une gaine électrochimique-

  
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gaine, plus adéquate. L'invention offre également un procédé  pour l'exécution d'une telle gaine. 

  
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application la plus importante dans les accumulateurs au  plomb. Pour cette raison, la description se réfère uniquement

  
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uniquement à ceux-ci. 

  
Les premières enveloppes tubulaires utilisées consistaient en tubes en ébonite, dans lesquels on avait 

  
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entre elles et perpendiculaires à l'axe du tube. Depuis lors,

  
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considérable a été accompli avec la création d'un tube consti-  tué par deux couches, à savoir une couche intérieure en  fibres de verre tressées et une couche extérieure consistant  en une feuille ou un film perforés, en matière plastique.  Plusieurs autres espèces d'enveloppes ont été établies dans  la suite, à savoir entre autres, des espèces comprenant plusieurs tubes réunis les uns aux autres. On a également établi des tubes individuels consistant en une seule couche par exemple des tubes constitués principalement par des fibres de verre tressées, que l'on imprègne afin d'assurer une

  
plus grande rigidité et une protection contre les effets chimiques. Cependant, des électrodes à deux couches possèdent certains avantages particuliers, dont celui d'un mode de fabrication relativement simple, qui constitue une particularité caractéristique du procédé suivant l'invention, ainsi que l'avantage important du point de vue de la technologie des accumulateurs, de permettre l'exécution d'électrodes ayant de bonnes qualités mécaniques et une grande durée utile.

  
Les électrodes suivant la présente invention consistent en deux couches, à savoir une couche intérieure de matière fibreuse et une couche de matière thermoplastique recouvrant la matière intérieure. Les deux matières s'unissent entre elles par le fait que la matière fibreuse est amenée à s'imprimer dans la surface de la matière thermoplastique qui lui est contiguë. On obtient ainsi tout au moins une jonction mécanique entre les deux matières.

  
Il est essentiel que les deux matériaux différents qui composent une gaine tubulaire constituée par deux couches soient étroitement unis l'un à l'autre. Ceci représente dans une certaine mesure une amélioration des qualités mécaniques de la gaine mais, d'autre part, est particulièrement important en ce qui concerne la mise en place de la matière active. Lors de l'exécution des électrodes, on coule d'abord une matière conductrice d'électricité, par exemple un alliage à base de plomb. Dans ce cas, la grille consiste en une moulure ou nervure associée à un certain nombre de barreaux faisant saillie et parallèles entre eux. Les enveloppes tubulaires sont ensuite enfilées par dessus ces barreaux, après quoi on met en place la matière active sous la forme d'une poudre. Cette opération d'empâtage ne peut pas être effectuée si les deux matériaux constitutifs

  
de la gaine ne sont pas étroitement unis entre eux. L'enfilement des tubes sur les barreaux est également rendu difficile par une jonction médiocre entre les deux matériaux.

  
Jusqu'à présent, l'adhérence entre les

  
deux matériaux de la gaine était toujours assurée par collage ou fixation au moyen d'un adhésif. Ceci présente toutefois plusieurs désavantages. Suivant l'espèce employée, l'adhésif ou la colle doit sécher ou durcir pendant que les deux couches sont maintenues l'une contre l'autre par des dispositifs mécaniques. Ceci implique un accroissement du coût de fabrica-

  
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! duction des gaines. Comme les durées requises pour le durcis-  sement de la colle lors du processus de durcissement sont  habituellement très longues, on emploie le plus souvent une colle sous forme de solution. Ceci n'est toutefois pas désirable, eu égard à l'environnement de travail. Dans le procédé par collage, il est en outre difficile d'obtenir une bonne jonction entre les matériaux des deux couches sans l'emploi d'un excès de colle considérable. Un tel excès constitue

  
un grand inconvénient, étant donné qu'il nuit aux qualités

  
des électrodes qui sont produites en utilisant de telles gaines. Un excès de colle peut également entraîner des coûts de production accrus et créer des problèmes relatifs à l'environnement. Un inconvénient encore plus important qui concerne le collage consiste en ce qu'il peut s'avérer difficile d'assurer une jonction satisfaisante entre les matériaux

  
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du matériau employé, les conditions pouvant être influencées par un certain traitement préliminaire du matériau. Ce problème est résolu grâce à une gaine suivant l'invention, où les deux couches sont unies l'une à l'autre en faisant en sorte que la matière fibreuse s'imprime ou pénètre dans la surface de la matière thermoplastique qui lui est contiguë. On obtient ainsi tout au moins une jonction ou soudure mécanique des deux matériaux. Pour diverses raisons il n'est pas souhaitable que la matière fibreuse pénètre plus profondément dans la matière thermoplastique qu'il n'est nécessaire pour une jonction adéquate. On ne vise donc pas à renforcer la matière thermoplastique. Il est bien entendu que les différen-

  
1\ tes couches peuvent être constituées par plusieurs matériaux  différents ; toutefois, l'expérience a montré que la meilleure  solution consiste à utiliser une matière fibreuse constituée  entièrement ou principalement en fibres de verre. Les fibres  de verre constituent un matériau éprouvé pour électrodes d'accumulateurs, matériau qui s'est montré capable d'assurer

  
de bonnes qualités aux électrodes. La matière thermoplastique consiste en une polyoléfine, par exemple le polyéthylène ou

  
le polypropylène. La matière thermoplastique peut aussi être façonnée de manière à former des moulures ou nervures sur

  
la surface extérieure de la gaine. Le rôle de ces moulures

  
ou nervures consiste à assurer l'espacement par rapport au composant voisin, qui est généralement un séparateur. Il convient donc que chaque gaine tubulaire présente deux moulures ou nervures de cette sorte, opposées l'une à l'autre et situées sur les deux côtés de la gaine tubulaire. Afin d'éviter la nécessité d'orienter chaque tube d'une manière déterminée, on peut munir les tubes d'un nombre plus grand

  
de moulures ou de nervures.

  
L'invention prévoit également un procédé pour la production d'une gaine telle que décrite ci-dessus. Suivant  ce procédé, on chauffe d'abord la matière fibreuse, après 

  
quoi on y applique la matière thermoplastique. De cette façon, , il se produit, au moins aux points de contact entre les deux couches, un ramollissement ou une fusion de la matière thermoplastique. Ceci assure la jonction entre les deux matériaux.

  
Le chauffage peut être effectué de diverses manières : en considérant les propriétés du matériau constitutif de la  gaine, il convient de placer celui-ci sur un mandrin constitué en une matière appropriée, de préférence en métal, mais sur- 

  
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tout en acier. Les méthodes de chauffage appropriées sont l'irradiation par les rayons infrarouges et le chauffage par induction. On chauffe d'abord le mandrin après quoi on transmet la chaleur du mandrin à la matière fibreuse. Dans

  
le cas du chauffage inductif, le mandrin est entouré d'une bobine ou d'un enroulement, lequel est alimenté par un courant alternatif dont la fréquence peut être très élevée dans certaines applications. De cette façon, il se produit dans

  
le mandrin des pertes par courants de Foucault et le mandrin s'échauffe fortement. On peut également pratiquer, moyennant un choix approprié de fréquences, un chauffage diélectrique de la matière fibreuse, chauffage dû à une friction moléculaire intérieure. Le mandrin sur lequel on effectue le chauffage peut avoir une longueur telle que le façonnage de la gaine tubulaire puisse s'opérer sur ce mandrin. Dans ce cas, la matière fibreuse peut être constituée, ainsi qu'il est connu en soi, par un tube de fibres de verre tressées, tandis que la matière thermoplastique affecte la forme d'une bande ou d'un ruban plats. Elle peut consister en une feuille perforée ou en un autre matériau en forme de treillis. Ce matériau est ensuite amené à la forme géométrique désirée,

  
en même temps qu'on le fixe à la matière fibreuse. Cette forme géométrique ne doit pas nécessairement présenter une section circulaire ; elle peut affecter plusieurs formes différentes, par exemple : ovale, rectangulaire,etc. La matière thermoplastique peut être répartie sur au moins deux bandes, que l'on joint l'une à l'autre en même temps qu'à la matière thermoplastique. La jonction est effectuée de manière à donner lieu à la formation des moulures ou nervures extérieures, mentionnées ci-dessus.

  
Dans les constructions employées à ce jour, 

  
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fibreuse sous la forme d'un manchon ou d'un boyau tressé.  Ceci satisfait aux exigences en ce qui concerne la manipulation, la rigidité mécanique et le prix. un matériau tressé est également très avantageux du point de vue de la production des gaines tubulaires suivant l'invention, étant donné que la matière fibreuse s'imprime ou s'incruste effectivement, par fusion, dans la matière thermoplastique. Cette particularité est importante, étant donné que, lorsqu'un matériau tressé subit une traction suivant son sens longitudinal, il voit sa longueur augmenter, avec une diminution correspondante de son diamètre. Ceci doit évidemment être évité lors de la production et de l'utilisation d'électrodes d'accumulateurs, le résultat visé étant obtenu grâce à la fusion de la matière thermoplastique.

  
L'invention offre des avantages supplémentaires lorsque la matière thermoplastique est utilisée sous la forme de treillis d'un certain type. La présente invention a également pour objet une gaine de cette sorte et son procédé d'exécution.

  
Suivant une forme de réalisation particu-

  
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affecte la forme d'un treillis ou réseau. Un tel treillis

  
est constitué par des fils orientés dans deux directions différentes. Ces fils doivent être disposés les uns par rapport aux autres de telle manière qu'un plan passant par

  
les axes des fils orientés dans une direction ne coïncide

  
pas avec un plan passant par les axes des fils orientés dans l'autre direction. Par "plan" on entend le plan ou la surface courbe qui unit les axes des différents fils, que ces fils aient une section circulaire ou autre. En utilisant des treillis, de cette sorte on peut obtenir que les fils orientés dans une

  
\  direction s'incorporent entièrement ou dans une large mesure, par fusion, dans la matière fibreuse, et exerçent la fonction consistant à joindre les deux matériaux, tandis que les fils orientés dans l'autre direction ne s'unissent pas (point du tout ou dans une moindre mesure) à la matière fibreuse, mais exercent par contre la fonction consistant à maintenir une certaine distance par rapport aux autres composants présents dans les compartiments de la batterie et celle consistant à protéger la matière fibreuse contre l'usure. Les dessins annexés représentent diverses formes de réalisation de l'invention et des treillis en matière thermoplastique convenant pour celles-ci.

  
La figure 1 représente un treillis comportant des fils orientés dans deux directions A et B. La figure 2 représente une coupe par le treillis, pratiquée perpendiculairement aux fils orientés dans la direction A. La figure 3 représente une coupe menée perpendiculairement aux fils orientés suivant la direction B. La figure 4 représente un fragment d'une gaine suivant l'invention, et La figure 5 est une coupe de cette même gaine suivant les lignes C-C de la figure 4.

  
(Dans les figures 4 et 5, les directions correspondant aux directions A et B ont été représentées par des flèches).

  
Les figures 6 et 7 représentent un autre treillis, analogue à celui des figures 2 et 3.

  
Le treillis représenté dans la figure 1 est constitué en polyéthylène, par exemple, et comporte des fils 1, orientés dans la direction A et d'autres fils 2, orientés dans la direction B. Les fils 1 et 2 peuvent présenter la même section et des sections différentes et leurs positions rela-  tives peuvent varier ainsi qu'il ressort des figures 2 et 3,  de même que 6 et 7.

  
Suivant une forme de réalisation de l'invention qui convient particulièrement aux électrodes pour accumulateurs au plomb, la couche fibreuse consiste en un manchon

  
ou boyau tressé en fibres de verre, tandis que la couche  thermoplastique constitue un treillis de polyéthylène, comme représenté d'une manière schématique dans les figures 6 et 7. 

  
Le treillis peut être constitué par des fils d'un diamètre

  
de 0,5 mm environ, ou légèrement supérieur, et présenter

  
une (largeur de) maille, c'est-à-dire une distance entre les  fils 1, de 1,5 à 4 mm environ. Avec un tel treillis, on

  
obtient une surface libre qui représente entre 50 et 75 % ;

  
une surface libre comprise entre 65 et 70 % est considérée comme préférable. De cette manière, on obtient la meilleure construction possible en ce qui concerne la stabilité mécanique, la possibilité de diffusion électrolytique et l'élimination des gaz formés dans l'électrode.

  
La gaine suivant l'invention peut être

  
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indiqué de produire la gaine de la manière décrite ci-après :  On extrude la matière thermoplastique à travers une buse ou filière circulaire ou rectangulaire, de telle manière que l'on obtient directement un treillis ayant l'aspect désiré, sous la forme d'un tube. La matière fibreuse est refoulée

  
à travers la filière et vient ainsi se placer sur la face intérieure de la matière thermoplastique. Ceci constitue un procédé de fabrication simple ne comportant que peu d'opérations et, d'autre part, la soudure entre les deux couches peut s'effectuer immédiatement en aval de la filière, étant donné que la matière thermoplastique conserve encore de la

N

  

Claims (1)

1. chaleur. Un apport de chaleur peut être fourni si nécessaire,

   et il peut s'avérer avantageux de chauffer la matière

   fibreuse avant que les deux couches ne se soudent entre elles, ce chauffage pouvant avoir lieu déjà en amont de la filière.

   En faisant appel à une source de chaleur autre que celle qui agit sur la matière plastique dans la filière, on obtient en outre l'avantage suivant : ceux des fils du treillis qui,

   dans la gaine finie, sont situés dans un plan perpendiculaire

   à l'axe de la gaine se ramollissent plus rapidement que les fils longitudinaux étant donné que les fils transversaux peuvent présenter une moindre épaisseur et contenir moins de matière. La majeure partie des fils transversaux peuvent

   ainsi s'imprimer dans la matière fibreuse, cependant que les fils longitudinaux conservent une rigidité mécanique suffisante pour permettre un débit continu de la matière constitutive de la gaine.

   REVENDICATIONS

   1. Gaine pour électrodes tubulaires destinées aux accumulateurs électriques, chaque électrode consistant

   en un certain nombre de barreaux conducteurs d'électricité réunis entre eux et entourés de matière active, laquelle est

   à son tour entourée d'une gaine électrochimiquement inactive, caractérisée en ce que la gaine consiste en une matière fibreuse inerte à l'extérieur de laquelle est disposée une matière thermoplastique sous la forme d'un treillis, d'une feuille munie de perforations,ou analogue, la matière fibreuse étant imprimée dans la surface de la matière thermoplastique qui lui est contiguë, de telle manière que les deux couches s'unissent l'une à l'autre, du moins mécaniquement. 2.Gaine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la matière fibreuse consiste principalement en fibres de verre.

   3. Gaine suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la matière thermoplastique est une polyoléfine.

   4. Gaine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la matière thermoplastique prévue sur la face extérieure de la gaine forme au moins deux moulures ou nervures en saillie.

   5. Gaine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, lorsque la matière thermoplastique est conformée en.un treillis, les axes d'au moins une partie des fils orientés dans une direction sont situés dans un autre plan que les axes des fils orientés dans une autre direction.

   6. Gaine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les fils orientés parallèlement à l'axe de la gaine tubulaire s'avancent ou saillent plus fortement par rapport à la couche fibreuse de l'enveloppe que les fils orientés perpendiculairement à cet axe.

   7. Gaine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les fils orientés perpendiculairement à l'axe de la gaine sont unis intimement à la couche fibreuse, tandis que les autres fils sont unis moins intimement ou pas du tout à la couche fibreuse.

   8. Gaine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que deux fils du treillis, qui sont orientés parallèlement à l'axe de la gaine et sont distincts des autres fils, présentent une plus grande section, de sorte que ces fils possèdent une plus grande résistance à la rupture.

   9. Procédé pour produire des gaines pour électrodes tubulaires suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on chauffe la matière <EMI ID=11.1>

   donne lieu à une jonction ou soudure entre les deux matériaux grâce à un ramollissement ou une fusion, tout au moins locales.

   10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la matière constituant la gaine tubulaire est principalement chauffée directement par enfilement sur un mandrin ou un dispositif analogue, lequel est chauffé.

   11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le chauffage est effectué par irradiation au moyen de rayons infrarouges.

   12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le chauffage est effectué par induction, de préférence sous la forme d'un chauffage par haute fréquence.

   13. Procédé suivant l'une quelconque de 3 revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est conformée en au moins une bande ou ruban plats de feuille ou d'un matériau similaire, auxquels on donne la forme géométrique désirée en même temps qu'on les unit à la matière fibreuse.

   14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est répartie sur au moins deux bandes ou rubans que l'on réunit simultanément entre elles et à la matière fibreuse, de telle manière que des moulures ou nervures saillantes se forment aux joints ou lignes de soudure entre les bandes.

   15. Procédé pour produire une gaine suivant l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est conformée, par extrusion, en un treillis de forme tubulaire et en ce que la matière fibreuse traverse la filière dans laquelle a lieu la conformation du treillis, de telle façon qu'après avoir traversé la filière elle se trouve dans le treillis de forme tubulaire.