Electrode pour condensateur électrolytique. La présente invention se rapporte aux condensateurs électrolytiques et plus particu lièrement aux condensateurs électrolytiques dont l'action est basée sur une pellicule d'oxyde ou de diélectrique qui peut être for mée électrolytiquement à la surface de cer tains métaux, par exemple de l'aluminium en feuilles ou en plaques servant d'électrodes dans les condensateurs.
Cette pellicule diélec trique, par suite de son épaisseur microsco pique, qui peut être aisément contrôlée pen dant la formation de la pellicule, permet d'obtenir une capacité électrique considérable dans un condensateur de dimensions et d'en combrement donnés par rapport à des conden- sâteurs utilisant d'autres types de diélectri ques tels que du mica ou du papier,
étant donné que la capacité d'un condensateur élec trique est directement proportionnelle à l'aire de la surface métallique des éléments cons tituant les électrodes séparées par le diélectri que et inversement proportionnelle à l'épais- seur du diélectrique, c'est-à-dire à la dis tance d'espacement entre le's électrodes.
Afin d'augmenter encore plus la capacité de condensateurs électrolytiques du type sus mentionné, il est devenu courant d'augmen ter la surface effective de l'électrode en ren dant mécaniquement rugueuse ou en corro dant chimiquement la surface de l'électrode avant de former sur elle la pellicule diélectri que. De cette manière, la surface d'une élec trode ainsi traitée est augmentée grâce à la production de cratères minuscules dont les surfaces sont ensuite revêtues de la pellicule anodique ou diélectrique, ce qui donne une augmentation de capacité considérable par rapport à. une feuille polie de mêmes dimen sions superficielles.
Pour obtenir une augmentation de sur face appréciable d'une électrode au moyen des procédés d'attaque chimique actuellement en usage dans la pratique, il est nécessaire de produire par des moyens chimiques des cra- tères de brandes profondeurs. Si on emploie une feuille métallique pour la formation de l'électrode, son épaisseur doit être au moins double de la profondeur des cratères, ce qui entraîne nécessairement une augmentation de l'épaisseur de la. feuille par rapport à celle qui peut être utilisée si on n'emploie pas d'at taque chimique.
Ainsi, par exemple, on a trouvé qu'une feuille d'environ 0,125 mm d'épaisseur donnait environ cinq fois la capa cité d'un condensateur de même dimension et de même encombrement qu'un condensateur utilisant une feuille lisse d'environ 0,025 mm d'épaisseur.
Dans la fabrication de condensateurs électrolytiques du type susmentionné, il est habituel soit d'espacer les électrodes séparées par un électrolyte au moyen d'éléments d'es pacement isolants solides comme dans le cas des condensateurs dits liquides employant un électrolyte liquide ou de prévoir une couche intermédiaire fibreuse ou absorbante telle que de la gaze ou du papier séparant une paire de feuilles ou de bandes flexibles servant d'électrodes et agissant à la fois comme sépa rateur mécanique et comme support pour un électrolyte visqueux ou semi-liquide qui y est absorbé par imprégnation.
Ce dernier type de condensateur est connu comme condensateur sec et est ordinairement réalisé en forme rou lée, monté dans un récipient convenable. Lorsque les électrodes sont ainsi roulées ou repliées d'une autre manière pour occuper un espace faible, il est nécessaire que la. feuille soit suffisamment flexible, ce qui a. pour ré sultat de limiter l'épaisseur de la. feuille. Cette limitation d'épaisseur entraîne à son tour une limitation de la profondeur de 1a gravure qui peut être obtenue, cette profon deur étant approximativement proportion nelle à l'épaisseur de la feuille comme on le déduit facilement de l'exposé précédent.
De plus. afin d'obtenir une gravure pro fonde ou une surface effective de brande dimension, on rencontre en pratique de nom breuses difficultés en particulier pendant la formation d'une pellicule diélectrique sur une feuille gavée. L'une de ces difficultés est due au fait; que les produits chimique d'atta que tels que des acides ou d'autres résidus nuisibles produits accidentellement ou nor malement par l'attaque doivent être enlevés de l'intérieur des cratères ou cavités minus cules dans la surface de l'électrode avant de pouvoir former par procédé anodique une pel licule diélectrique efficace sur cette surface.
Plus encore. si on forme une pellicule de grande épaisseur comme il est nécessaire pour des condensateurs destinés à fonctionner à des tensions élevée, les cratères ou cavités sont souvent remplis par la substance diélec trique ou oxyde, ce qui entraîne une perte de capacité et détruit l'effet obtenu par l'at taque chimique. On rencontre encore d'autres difficultés pour obtenir la solution électroly tique convenable à employer dans les conden sateurs terminés capable de pénétrer dans les petites cavités de l'électrode.
Des intervalles ou des vides entre les électrodes qui ne sont pas remplis par la solution électrolytique en traîneront à la fois une diminution de la ca pacité et une perturbation des caractéris tiques de fonctionnement du condensateur, par exemple une augmentation de sa résis tance interne ou de ses pertes diélectriques qui se produisent pendant l'utilisation en addition à d'autres défauts bien connus.
Il est déjà bien connu de replier une élec trode en forme de feuille plus ou moins flexi ble de manière à loger une surface maximum à l'intérieur d'un espace donné, en particulier dans des condensateurs utilisant un électro lyte liquide entre les électrodes.
Dans ces réa lisations, la largeur des plis ou ondulations par rapport à l'épaisseur de l'électrode et le nombre de plis par unité de longueur de l'électrode étaient tels que l'élément obtenu constituait un tout rigide ou semi-rigide qui se supportait. plus ou moins de lui-même contrairement à une électrode flexible qui peut être roulée, repliée ou assemblée d'une autre manière en ensemble compact avec d'autres éléments de condensateurs coopérant avec eux comme dans la fabrication de con densateurs secs du type roulé susmentionné.
L'électrode de la présente invention con siste en une feuille métallique mince plissée et est caractérisée en ce que la largeur des plis par rapport à l'épaisseur de la feuille métallique et le nombre d'ondulations par unité de longueur sont tels qu'on obtient une électrode continue analogue à une feuille de grande flexibilité s'étendant dans un plan pratiquement perpendiculaire à la largeur des plis.
A titre d'exemple, une forme d'exécution de l'électrode de condensateur selon l'inven tion sera maintenant décrite en relation avec le dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 représente, à une échelle forte ment agrandie, une section droite d'une par tie d'électrode; La fig. 2 sert à illustrer sur une échelle plus petite, mais cependant encore agrandie. une manière de réaliser une électrode con forme à la fig. 1; La fig. 3 est une vue en plan montrant l'apparence de l'électrode de la fig. l, et La fig. 4 est une vue en perspective d'un élément de condensateur roulé utilisant une anode conforme à la fig. 1.
Dans les figures des dessins, les mêmes références désignent les parties analogues. Afin d'obtenir une électrode repliée souple, on emploie une feuille ou bande extrê mement mince d'aluminium ou d'un autre mé tal ayant pratiquement une épaisseur de l'ordre de 0,025 mm environ ou moins, cette feuille ou bande étant repliée ou ondulée en zigzag, la largeur des plis ou ondulations étant un multiple relativement petit de l'épaisseur de la feuille en pratique environ de dix à vingt fois cette épaisseur, et les plis étant comprimés pour être serrés l'un sur l'autre, de manière à obtenir une structure qui, vue à l'oeil nu,
ressemble à une feuille continue quoique rugueuse d'une grande flexibilité autour de lignes parallèles à la lon gueur des plis ou ondulations. Une feuille ou une bande réalisée de cette manière a une surface globale fortement augmentée par rap port à une électrode ordinaire de même di mension superficielle et donnera par recou- vrement par une pellicule diélectrique une capacité considérable.
De plus, une électrode de ce type peut être repliée ou roulée en même temps que d'autres éléments de condensateur à peu près de la même manière qu'une feuille unie ordi naire. Des résultats satisfaisants ont été ob tenus avec une électrode consistant en une feuille mince d'une épaisseur voisine de 0,025 mm dont les plis ou ondulations avaient une largeur de 0,25 à 0,50 mm environ et qui était comprimée de manière à avoir huit plis ou plus par millimètre de longueur de l'élec trode. Si on emploie une feuille d'épaisseur moindre, il est évident qu'on peut encore aug menter la surface.
Avec une feuille de 0,025 mm d'épaisseur dont les plis avaient une largeur d'environ 0,30 mm et qui était comprimée à huit plis par millimètre de lon gueur d'électrode, il fut possible d'obtenir dans un condensateur une capacité de cinq à six fois celle d'un condensateur employant une feuille unie ou non repliée de même di mension superficielle et de même encombre ment.
Se référant à la fig. 1 des dessins, il y est représenté à une échelle très agrandie une électrode ondulée ou repliée formée par une feuille ayant une épaisseur t de 0,025 mm avec des ondulations d'une largeur w égale à 0,30 mm, ce qui assure une augmentation de surface de trois environ lorsqu'on utilise cinq ondulations par millimètre sur la longueur de l'électrode (.c'est-à-dire une longueur d'ondu lation Z de 0,20 mm).
La feuille ou la bande F est pliée en accordéon, les portions adja centes intermédiaires L des plis ou des ondu lations étant sensiblement parallèles ou en pratique se gonflant vers l'intérieur et pa raissant se coucher étroitement les unes les autres à l'oeil nu. En réalité cependant, les plis ou les ondulations sont suffisamment es pacés pour loger une quantité convenable d'électrolytes dans leurs espacements, afin d'assurer un fonctionnement convenable d'un condensateur utilisant une électrode de ce type.
D'une manière analogue, les portions extérieures ou sommets A des ondulations sont contigus de manière à présenter l'appa rence d'une surface continue rugueuse S comme indiqué sur la fig. 3.
La principale différence d'une électrode en feuille du type susdécrit par rapport aux électrodes ondulées, rigides ou semi-rigides connues dans lesquelles les ondulations adja centes font un angle appréciable, est due au fait qu'une électrode du type décrit ici est particulièrement flexible autour de lignes pa- ralleles à la longueur des ondulations, ce qui permet de les plier ou de les rouler à peu près de la même manière qu'une feuille souple unie. Un condensateur du type roulé compre nant comme anode l'électrode de la fig. 1 est représenté sur la fig. 4 qui sera décrite plus en détail dans la suite de l'exposé.
Afin d'assurer une flexibilité suffisante et un caractère analogue à celui d'une structure conforme à la fig. 1, certaines con ditions préalables ont dues être remplies, à savoir l'utilisation d'une feuille extrêmement mince, un rapport limite entre l'épaisseur de la feuille employée et la largeur des ondula tions, et une compression suffisante des on dulations ou une prévision d'un nombre minimum d'ondulations par unité de lon gueur de l'électrode terminée, par exemple comme on l'a indiqué dans le cas des exem ples numériques ci-dessus.
Une manière convenable de réaliser une électrode du type susmentionné consiste à faire passer une feuille unie r entre une paire de rouleaux profilés, afin d'avoir une structure ondulée telle que représentée sur la fi-. 2'a, cette structure étant alors com primée ou écrasée par exemple en maintenant une extrémité et en pressant le reste de la feuille contre cette extrémité, afin d'obtenir une structure telle que représentée sur la fig. 2b.
Comme on le comprend d'après ce qui précède, plus la feuille employée est mince, plus grand est le gain de surface pour un volume ou un espacement donné de l'élec trode. Il est clair qu'une feuille extrêmement mince aura une résistance mécanique réduite de sorte que les ondulations comprimées ont tendance à se tendre ou à se séparer l'une de l'autre si on les soumet à un effort mécani que tel que celui qui se produit pendant le passage de la feuille à travers les réservoirs de formation de la pellicule diélectrique ou autre traitement ou lorsqu'on plie ou roule l'électrode pendant sa mise en place dans un condensateur complet.
En conséquence, afin d'éviter cette séparation des plis ou ondula tions de l'électrode, on prévoit des moyens pour les maintenir en position relative con venable. Ceci est réalisé en connectant les ondulations adjacentes, par exemple en les soudant ensemble ou en les enroulant ou en les repliant de manière que les ondulations adjacentes se bloquent l'une l'autre, ce qui empêche leur séparation ou leur écarte ment.
Suivant un mode préféré de réalisation, les ondulations sont cousues l'une à l'autre, par exemple avec un fil de lin ou de coton ordinaire de préférence en point noué, la couture étant accomplie à peu près perpendi culairement aux ondulations, c'est-à-dire longitudinalement par rapport à 'la feuille comme représenté. en R sur la fig. 3 où une vue de dessus d'une structure d'électrode à peu près de dimension réelle est montrée sur le dessin.
Une bande ainsi renforcée par cou ture ou de toute autre manière convenable peut alors être passée à travers les diffé rents réservoirs de traitement et de forma tion de la. pellicule d'oxyde ou de substance diélectrique suivant l'un quelconque des pro cédés bien connus dans la technique sans q u 'il existe un danger <B>1</B> d'écartement des plis les uns par rapport aux autres.
D'une autre manière, la feuille peut recevoir la pellicule d'oxyde ou de substance diélectrique avant l'opération d'ondulation, auquel cas la cou ture ou autre moyen de renforcement sert à maintenir les plis en position relative conve nable pendant l'enroulement. ou le pliage de l'électrode pour l'assembler à d'autres élé ments en un condensateur.
La feuille ou la bande est de préférence cousue ou maintenue suivant des rangées pa rallèles séparées par une distance de 2,5 cm environ. Si désiré, la couture peut être réali sée suivant un plus grand nombre de rangées à des distances plus étroites et les fils peu vent servir pour séparer l'électrode d'une électrode coopérante adjacente.
Se référant à la fig. 4, un condensateur roulé comprend d'une manière connue une paire d'électrodes dont l'une indiquée en 10 est recouverte d'une pellicule (anode) et re pliée de la manière décrite ci-dessus, tandis que l'autre électrode 13 (cathode) consiste dans l'exemple représenté en une feuille unie non repliée. Les replis de l'électrode 10 ont été exagérés sur le dessin pour permettre de voir plus clairement la construction, mais il existe en pratique un nombre plus grand de plis par unité de longueur de l'électrode. La deuxième électrode peut d'ailleurs être également repliée comme indiquée en 12.
Les électrodes sont espacées par des ban des de séparation fibreuses ou absorbantes 11, par exemple en papier ou en gaze ou autre substance et sont enroulées en un élé ment de condensateur. Ce dernier, après l'en roulement, peut être imprégné d'un électro lyte convenable servant à conduire le courant électrique de l'une à l'autre des électrodes dans les deux sens et à maintenir la pelli cule diélectrique pendant l'utilisation du cou- densateud'une manière bien connue dans la technique.
L'ensemble peut être monté dans un récipient convenable en métal ou en carton avec des bornes figées sur les élec- tirad'es pour la connexion du condensateur dans un circuit électrique. Ces bornes peu vent être réalisées d'une manière connue en découpant transversalement l'électrode et en repliant la partie découpée vers l'extérieur, ou bien on peut employer une borne sépa rée fixée sur l'électrode par soudure, cou ture, enfoncement ou autre méthode conve nable.
L'électrode décrite dans le présent brevet présente des avantages particuliers pour des condensateurs déstinés à servir à des ten sions élevées. Si on forme sur cette électrode une pellicule d'oxyde d'épaisseur appréciable, l'oxyde tendra ù étirer les ondulations par suite de la grande flexibilité de ces der nières, ce qui empêche appréciablement un remplissage ôu un bourrage des intervalles ou interstices entre les ondulations par l'oxyde et évite l'inconvénient du type d'anode gravée de manière courante où les cratères et les cavités de la surface sont cou vents remplis de diélectrique,
ce qui entraîne une diminution appréciable de 1a capacité ainsi que d'autres défauts comme mentionné plus haut. Un autre avantage de l'électrode décrite ici réside dans le fait que, pair suite de la distance étroite entre les ondulations adjacentes, l'électrolyte dans le condensa- teur complet est maintenu à l'intérieur des intervalles et interstices définis par les ondu lations par une sorte d'action capillaire, ce qui assure un rendement et une efficacité améliorés ainsi qu'une vie plus longue -du condensateur.
Comme précédemment décrit, la cathode d'un condensateur complet peut consister en une feuille unie comme représentée sur la fig. 4 ou en une structure analogue à. l'anode pour assurer une grande surface de contact entre l'électrolyte et la -surface de la cathode,
afin de diminuer la résistance interne et les pertes diélectriques du condensateur. On doit comprendre de plus qu'un condensateur constitué par deux électrodes du type ci- dessus pourvues toutes @deug d'une pellicule anodique peut être employé dans des circuits à courant alternatif ou dans des circuits à courant continu sans tenir compte de la pola rité d'une manière bien connue.
Il est de plus possible d'agir sur l'élec trode par attaque chimique, soit avant, soit après ].'opération @de pliage. Dans ce but, il n'est pas nécessaire de réaliser une attaque profonde, ce qui supprime les difficultés pra tiques susmentionnées,, mais il suffit d'obte nir une légère attaque superficielle, ce qui peut se faire d'une manière - relativement simple. Ainsi, si on emploie une attaque après pliage, la surface résultante sera équi valente à environ douze fois la surface unie, ce qui n'est pas possible en employant l'un des procédés actuellement utilisés dans la technique.