CH284902A - Séparateur pour accumulateur électrique et procédé pour sa fabrication. - Google Patents

Description

  Séparateur pour accumulateur électrique et procédé pour sa fabrication.    La présente invention concerne un sépara  teur pour accumulateur électrique ainsi qu'un  procédé de fabrication de ce séparateur.  



  Le type ordinaire d'accumulateur électri  que comporte une plaque de séparation,  appelée  séparateur , entre les     plaques    posi  tive et négative, et l'on sait que ces sépara  teurs doivent remplir deux fonctions oppo  sées: il faut qu'ils soient poreux pour permet  tre suffisamment le passage de l'acide pour  éviter que la résistance interne de la. batterie  soit trop élevée, d'une part, et, d'autre part,  il faut que ces séparateurs empêchent le pas  sage de particules solides d'une plaque à l'au  tre, car autrement, ces particules auraient  tendance à amorcer et à produire le     court-          circuitage    de la batterie.

   En outre, il est  essentiel que les séparateurs soient disposés  de façon à permettre le déplacement. vertical  de l'acide, étant. donné que celui-ci a ten  dance à suivre un mouvement circulatoire       lorsque    la batterie fonctionne, et à permettre  en outre l'évacuation des gaz qui se dégagent  de l'électrolyte.  



  Un type de séparateur d'emploi très ré  pandit consiste en une mince plaquette de  bois, dont une face porte des striures pour  permettre le mouvement vertical de l'acide et  des gaz. Le bois constitue l'élément poreux.  Au montage de la batterie, la face striée du  bois est tournée vers la plaque positive et  l'on a constaté que la durée utile de la batte  rie est prolongée lorsqu'on prévoit un élé  ment supplémentaire à forte porosité qu'on    appelle  plaquette de retenue , qui porte di  rectement contre la plaque positive, de ma  nière à maintenir l'oxyde en place sur cette  plaque. Ces plaquettes de retenue ont été  fabriquées en laine de verre feutrée lâche.  



  L'un des buts de la présente invention  consiste à prévoir un séparateur capable d'as  surer à lui seul le rôle du séparateur propre  ment dit et celui de la plaquette de retenue.  



  Suivant la. présente invention, le sépara  teur comprend une couche fortement poreuse  de fibres de verre feutrées de manière lâche,  l'une des faces de cette couche étant munie  d'une seconde couche d'une matière inorgani  que, résistant aux acides, finement divisée,  dont les particules sont liées les unes aux  autres et à la couche de verre, de manière à  former des pores minuscules dans la seconde  couche.     Etant    donné que les fibres sont feu  trées de faon lâche, la     masse    obtenue offre  une grande porosité, ce qui permet le dépla  cement vertical de l'acide à travers ces fibres.  



  En outre, on a constaté qu'il est. préfé  rable que la seconde couche en matière inorga  nique, résistant aux acides, finement divisée,  soit liée à la couche de verre au moyen d'un  liant en matière plastique insoluble et hydro  phobe qui maintient solidement en place les  particules et les fixe fortement. à. la face de la  couche de verre, sans toutefois pénétrer dans  les interstices de la couche de verre, la se  conde couche étant pourvue de pores minus  cules compris entre les particules de la ma  tière inorganique.      L'enduit présentera, de préférence, des  pores minuscules entre les particules.

   La     nia-          titre    préférée pour constituer cet enduit est  la terre d'infusoires, quoique d'autres subs  tances résistant à l'acide, telles que la silice  finement divisée ou la laine de verre pul  vérisée, puissent être également utilisées.  Pour accroître la porosité de l'enduit final,  on peut ajouter de la sciure de bois hydro  lysée. Dans ce cas, la sciure de bois doit re  présenter une fraction mineure en poids, de  façon à ne pas dépasser la moitié du poids de  la matière minérale de base.  



  L'enduit utilisé peut être un liant com  posé     d'une    matière plastique en     suspension     dans un non-solvant. A cet effet, on peut em  ployer différentes formes de     matières    plasti  ques du type thermoplastique ou thermo  durcissable (y compris les élastomères), telles  que les résines     phénol-formaldéhyde,    vinyli  ques, des polystyrènes, acétals de vinyles,  latex naturel et synthétique, ainsi que des  mélanges de ces matières.  



  Pour obtenir la porosité désirée, il est  avantageux d'utiliser une matière plastique       soins    forme d'une     suspension    dans     un    liquide  volatil. Le liquide le plus simple et le meil  leur marché qu'on puisse utiliser à cet effet  est l'eau, de sorte que l'on emploie d'ordi  naire une     suspension    aqueuse de la matière  plastique choisie. On a constaté qu'une sus  pension     aqueuse    fournit des résultats nette  ment supérieurs à ceux que permet. d'obtenir  une solution dans un solvant organique. D'or  dinaire, il est. préférable que le liant soit  plastifié.  



  Quant à a     paquette    en. laine de verre sur  laquelle on applique l'enduit, celle-ci peut  être fabriquée par n'importe lequel des pro  cédés actuellement connus de fabrication de  plaquettes de retenue pour batteries. Son  épaisseur peut, varier entre 0,25 et 2,2 mm  avec une moyenne comprise entre 0,25 et  1,5 mm. Il est préférable d'employer une pla  quette en laine de verre dont les fibres     -soient     disposées avec suffisamment de régularité  pour que le déplacement     accrû    du liquide à  travers cette plaquette soit plus abondant    dans un sens parallèle à sa surface que clans  le     sens    perpendiculaire.

   On peut éventuelle  ment apprêter la plaquette en laine de verre  de façon à former des striures ou des creux  peu profonds sur sa face non enduite. Comme  d'ordinaire, la plaquette en laine de verre  peut être collée à l'aide d'un adhésif soit du  type soluble, comme l'amidon, soit du type  non     soluble,    tel qu'une résine     phénolée.     



  L'enduit est appliqué, de préférence, sous  forme d'une pâte dont on peut contrôler la  viscosité en ajoutant une substance colloïdale  telle que l'alginate d'ammonium. Lorsque la  dite pâte contient de l'eau, la quantité d'eau  ajoutée influencera sur la viscosité; en outre,  en augmentant la quantité d'eau, on aug  mente également la     porosité    du produit final.  D'ordinaire, la viscosité de l'enduit au mo  ment de son application sera, de     préférence,     telle qu'elle lui permette de pénétrer sur une  faible profondeur dans la plaquette     (par     exemple de 0,075 à 0,250 mm).  



  L'enduit peut être appliqué sur la pla  quette ou feuille de laine de verre selon tout.  procédé désiré, après quoi il est avantageux  de sécher la feuille, de     faeon    à en expulser  l'eau.  



  Dans     certains    cas, il est désirable d'accroî  tre la résistance du séparateur en appliquant  une couche supplémentaire d'un liant solu  ble destiné à être dissous dans la. batterie une  fois que le séparateur est en place.  



  Le dessin annexé représente. à, titre  d'exemple, une forme     d'exécution    du sépara  teur faisant l'objet de l'invention, la.     fig.    1  étant une élévation de face du séparateur,  montrant les fibres de verre, tandis que la       fig.    ? est une vue très     agrandie    d'une partie  d'un bord du séparateur.  



  Sur le dessin, on voit en 10 les fibres de  verre, lesquelles, bien qu'étant disposées     plias     ou moins régulièrement, ont une orientation  moyenne qui est davantage verticale qu'hori  zontale. L'enduit formé de particules miné  rales et résistantes à. l'acide est indiqué en 12.  On remarquera. que cet enduit est mélangé  aux fibres, mais qu'il ne pénètre pas sur  toute leur épaisseur. Il est bien entendu que      les particules qui forment     ].'enduit    12     sont          liées    entre elles de façon à réserver des pores       minuscules    à travers cet enduit.  



  Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, le sépa  rateur décrit a pour but de combiner les  avantages respectifs d'un séparateur de bat  terie et. d'une     plaquette    de retenue pour bat  terie, et son fonctionnement est satisfaisant à  tous égards. Il est particulièrement     remar-          cluable    que le degré de porosité de ce sépara  teur     puisse    être contrôlé et maintenu uni  forme, ce qui permet de fabriquer les sépara  teurs selon des prescriptions très strictes et  précises.  



  On emploie parfois des séparateurs en  caoutchouc     microporeux.    Ils ont une excel  lente durée, mais le séparateur décrit leur est  bien supérieur sous plusieurs aspects. Par  exemple, le séparateur en     caoutchouc    micro  poreux a tendance à s'effriter et l'on constate  un pourcentage relativement élevé de rebut.  au montage. Le séparateur décrit est suffi  samment robuste pour rendre cette perte     pra-          tiquezrient    négligeable.  



  Le séparateur décrit présente une bonne  résistance à des températures basses et éle  vées et aux     surtensions.    Dans certains cas,  les batteries sont soumises à des froids  extrêmes, alors que dans d'autres, elles peu  vent travailler dans un milieu dont la tempé  rature atteint jusqu'à     80-85     C. A cette tem  pérature, les séparateurs     classiques    en bois  se décomposent très rapidement. En outre, si  l'on applique une tension de charge trop  élevée, les séparateurs antérieurs, qu'ils soient  en bois ou en caoutchouc, se décomposent fa  cilement. Attendu que le     séparateur    décrit.

    est surtout minéral, sa résistance soit     aux     températures élevées, soit     aux    fortes tensions  de charge est très grande.  



  Les accumulateurs     eominencent    à se dété  riorer, en général presque aussitôt, après leur  mise en service, et d'après un essai à cycles  continus, on a pu constater que la capacité  d'un accumulateur à résister à 100 cycles  alternés de charge et de décharge pouvait.  être jugée comme étant excellente. On a, cons  taté que la capacité d'une batterie renfermant    un séparateur tel. que décrit s'améliore au  cours des     premières    phases de sa mise en ser  vice et que la durée du séparateur, détermi  née au moyen de l'essai par cycles continus  précité, est très élevée, une durée de<B>750</B> cy  cles ayant souvent été réalisée.  



  En outre, on peut réaliser un séparateur  clans une gamme '--tendue d'épaisseurs et plus       particulièrement.    avec une épaisseur réduite  ne dépassant pas     5/1o    de mm au total tout  en offrant, naturellement, toutes les qua  lités exigées d'un séparateur durable et sa  tisfaisant.  



  Dans certaines applications, où les     a.cc.u-          iuulateurs    doivent fonctionner à     cles    tempé  ratures relativement basses, de l'ordre de       -52     C, il est préférable     d'augmenter    par  exemple le nombre de plaques dans un accu  mulateur sans augmenter l'encombrement de  celui-ci. Dans ces cas, il est très avantageux  de pouvoir utiliser un séparateur offrant  d'excellentes caractéristiques, bien qu'étant  plus mince que n'importe quel séparateur  construit et utilisé antérieurement. Pour  cette application particulière, l'épaisseur du  séparateur ne doit. pas dépasser 1 mm. Dans  l'exemple ci-après, on a indiqué en détail un  procédé préféré de fabrication d'un sépara  teur tel que décrit.

    



  Des fibres de laine de verre, d'un diamè  tre d'environ 2 microns, ont été recueillies  sur un cylindre rotatif d'un diamètre d'envi  ron 120 cm. La feuille ainsi formée sur le  cylindre a été coupée dans le sens transver  sal à la surface du tambour puis étirée pour  obtenir des feuilles en laine de verre d'une  épaisseur d'environ 1 mm. Ces feuilles ont  été soumises à l'action liante d'une émulsion  au polystyrène. Ensuite, on a éliminé tout  excédent de styrène et on a séché la feuille.  Dans cet. état, la feuille formait un ensemble  feutré et, à claire-voie, à     travers    lequel on  pouvait faire passer assez facilement un  fluide. Cette feuille a servi de base pour le  séparateur.  



  Pour enduire la feuille ou plaquette, on  utilise une terre d'infusoires soigneusement  tamisée pouvant passer à travers un tamis de.      300 et retenue par lin tamis de 300. La terre       d'infusoires    utilisée était classée comme étant  sensiblement exempte de fer, c'est-à-dire       qu'elle        contenait        moins        de        1%        environ        de          substances    telles que oxyde de fer, oxyde  d'aluminium, oxyde de zirconium et autres  oxydes apparentés que l'on désigne générale  ment sous le nom de groupe     R203    à l'état  libre,

   qui les rend     sensibles    à l'action de  l'acide des batteries. Ces oxydes     métalliques,     lorsqu'on les expose à l'action des acides  de batteries, sont classés comme impuretés,  attendu qu'ils sont nuisibles à la capacité de       l'accumulateur.    110     parties    en poids d'une       solution    à     1%        d'alginate        d'ammonium        ont        été     ajoutées, en remuant, à 72 parties en poids  d'une émulsion d'un polystyrène, contenant       environ    40% de substances solides.

   Puis on  a ajouté lentement 45;6 parties en poids de la  terre d'infusoires, en agitant, jusqu'à obtenir  une pâte     uniforme.     



  Ensuite, on a introduit cette pâte dans  la trémie d'alimentation d'une machine à en  duire. La plaquette de laine de verre; sous  forme d'une feuille étirée dans le sens de la  longueur, a été introduite dans la machine,  la pâte étant répandue sur la surface et étalée  au moyen d'une raclette dont le réglage per  mettait d'obtenir une pellicule uniforme et  continue     d'environ    0;63 mm d'épaisseur sur  le verre, de façon que toutes les fibres de ce  dernier, exposées sur la surface enduite,  soient complètement recouvertes. En sortant.  de la machine à enduire, la plaquette a été  introduite ensuite dans un four maintenu à  une température comprise entre 175 et 230  C  jusqu'à la sécher complètement.

   Puis on a dé  coupé la feuille enduite pour former des sé  parateurs ayant la     dimension    désirée et dont  l'épaisseur totale était d'environ 1,65 mm.  



  Dans     certains    cas, on a augmenté la résis  tance de la plaquette, en vue de sa manipula  tion ultérieure, en pulvérisant sur la feuille,  avant le séchage final, un liant soluble sup  plémentaire destiné à :subsister pendant ces  manipulations, mais à être     dissous    ensuite  sous     l'action    de l'acide de la batterie. On peut.  préparer ce mélange en dissolvant 5 parties    d'amidon dans 95 parties d'eau chaude et en  ajoutant 15 parties de glycérine. Cette solu  tion a été pulvérisée sur la surface de la pla  quette en quantité suffisante pour humidifier  l'enduit sur toute son épaisseur. On a égale  ment appliqué une pulvérisation de cette  substance sur le côté verre de la feuille pour  limiter la déformation ou l'enroulement de la  feuille.  



  Dans un autre exemple, on a préparé la  pâte d'enduit à partir de 40 parties en poids  de terre d'infusoires avec laquelle on avait  mélangé 16 parties en poids de sciure de bois  hydrolysée. Le liant était constitué par 70  parties en poids d'une émulsion de     poly-          styrène,        contenant        environ        30%        de        matières     solides.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Séparateur pour accumulateur électri que, caractérisé en ce qu'il comprend une couche fortement poreuse de fibres de verre feutrées de manière lâche, l'une des faces de cette couche étant munie d'une seconde cou che d'une matière inorganique, résistant aux acides, finement divisée, dont les particules sont liées les unes aux autres et à la couche de verre, de manière à former des pores mi nuscules dans la seconde couche. II.

   Procédé de fabrication d'un séparateur pour accumulateur électrique suivant la, re vendication I, caractérisé en ce qu'on forme une couche fortement poreuse de fibres de verre feutrées de manière lâche et qu'on applique sur l'une des faces de la couche une seconde couche constituée par une matière inorganique, finement divisée, résistant. aux acides, de telle manière que les particules de cette matière soient liées les unes aux autres et aux fibres de verre et que des pores mi nuscules se forment dans la seconde couche. SOUS-REVENDICATIONS: 1.

   Séparateur suivant la revendication I, caractérisé en ce que la seconde couche en matière inorganique, résistant aux acides, finement divisée, est liée à la couche de verre au moyen d'un liant en matière plastique insoluble et hydrophobe qui maintient solide- ment en place les particules et les fixe forte ment à la face de la couche de verre, saris toutefois pénétrer dans les interstices de la couche de verre, la seconde couche étant pourvue de pores minuscules compris entre les particules de la matière inorganique. 2. Séparateur suivant la revendication I et. la sous-revendication 1, caractérisé en ce due la majorité des fibres de la couche de verre est disposée dans une direction déter minée, sensiblement parallèlement aux sur faces de cette couche. 3.

   Séparateur suivant la revendication I et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface non recouverte de la couche de verre présente des striures de fai ble profondeur. -I. Séparateur suivant la revendication I et les sous-revendications 1-3, caractérisé en ce que la seconde couche comprend de la terre d'infusoires liée au moyen d'une matière plastique. 5. Séparateur suivant la revendication I et les sous-revendications 1-4, caractérisé en ce que la seconde couche comprend aussi de la sciure de bois. 6.

   Séparateur suivant la revendication I et les sous-revendications 1-5, caractérisé en ce que la couche de verre présente une épais seur de 0,25 à 2,16 mm. 7. Procédé suivant la revendication II, caractérisé en ce qu'on applique la seconde couche de matière inorganique, résistant aux acides, finement divisée, mélangée à une sus pension d'une matière plastique dans un liquide véhiculeur volatil, cette matière plas tique étant hydrophobe après élimination du véhiculeur, sans permettre à la seconde cou che de pénétrer dans la couche de verre, et qu'on chasse le véhiculeur pour fixer solide ment les particules de matière silicique, les unes aux autres, de manière à former des pores minuscules entre elles, et à la face de la couche de verre,

   sans permettre aux parti cules de pénétrer dans la couche de verre. 8. Procédé suivant la revendication II et la sous-revendication 7, caractérisé en ce qu'on prépare une boue constituée par la ma t=ière inorganique, finement divisée, et la ma tière plastique en suspension dans le véhicu- leur liquide, cette boue étant répandue sur l'une des faces de la couche de verre et en suite séchée pour chasser le véhiculeur liquide.