FR2680049A1 - Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme. - Google Patents

Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme. Download PDF

Info

Publication number
FR2680049A1
FR2680049A1 FR9109853A FR9109853A FR2680049A1 FR 2680049 A1 FR2680049 A1 FR 2680049A1 FR 9109853 A FR9109853 A FR 9109853A FR 9109853 A FR9109853 A FR 9109853A FR 2680049 A1 FR2680049 A1 FR 2680049A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
substrate
alloy
projection
apparent surface
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
FR9109853A
Other languages
English (en)
Inventor
Bronoel Guy
Doniat Denis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SORAPEC SA
Original Assignee
SORAPEC SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SORAPEC SA filed Critical SORAPEC SA
Priority to FR9109853A priority Critical patent/FR2680049A1/fr
Publication of FR2680049A1 publication Critical patent/FR2680049A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0419—Methods of deposition of the material involving spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404—Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/808—Foamed, spongy materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

L'invention concerne la réalisation de structures métalliques alvéolaires ou maillées à porosité ouverte. Elle consiste en la métallisation des substrats alvéolaires ou maillés organiques polymères par projection à la flamme de métaux ou alliages. Le procédé selon l'invention est particulièrement destiné à la réalisation d'électrodes et de supports d'électrodes pour piles et accumulateurs.

Description

PROCEDE DE REALISATION D'ELECTRODES
OU DE COLLECTEURS D'ELECTRODES
PAR PROJECTION A LA FLAMME
Le procédé objet de la présente invention vise à définir des moyens économiques et aisément industrialisables pour produire des structures métalliques susceptibles notamment de constituer - des électrodes à base de zinc ou d'alliage de zinc pour
piles alcalines MnO2-Zn - des supports-collecteurs négatifs à base d'aluminium
pour piles et accumulateurs comportant comme élément
actif, à la négative, du lithium - des supports-collecteurs à base de plomb ou d'alliage de
plomb pour accumulateurs Pb-PbO2 - des collecteurs à base de cuivre pour masse négative de
piles alcalines MnO2-Zn.
On sait que les susdites électrodes ou collecteurs doivent, afin de contribuer favorablement aux caractéristiques massiques des générateurs où ils sont employés, avoir des masses surfaciques relativement faibles et éventuellement présenter une surface réactionnelle supérieure à leur surface apparente. Ainsi, pour toutes les utilisations visées, on pourra avantageusement employer des structures de type alvéolaire réticulé, dites mousses dans le cas notamment des collecteurs pour électrodes de batteries Pb-PbO2, il pourra s' agir aussi de "grilles", par exemple des maillages en polypropylène, recouverts de plomb ou d'alliage de plomb. Dans les procédés habituels de réalisation de telles structures, on opère généralement en deux phases. La première consiste à rendre conductrice toute la surface de la mousse ou du maillage dont le matériau constitutif est isolant (polyuréthane, polypropylène). Dans une seconde phase, à déposer par voie électrochimique le matériau devant constituer le collecteur ou lrélectrode.
Nous avons observé que, s'agissant de métaux ou d'alliages dont le point de fusion est inférieur à 14000C, il est possible de recouvrir des substrats en des matériaux organiques tels que le polyuréthane, par projection à la flamme avec des pistolets oxyacétyléniques ou à plasma, dans la mesure où la distance entre pistolet et substrat permet d'abaisser suffisamment la température du métal projeté, où la durée d'exposition à la substance projetée reste brève (quelques secondes), et où la dimension des particules ou gouttelettes des métaux sont les plus petites possibles. Compte tenu de la durée d'exposition à la projection qui doit être minimisée, le chargement complet en métal ou alliage à déposer sur la structure sera avantageusement réalisé par balayage du pistolet, le retour sur une zone déjà métallisée étant effectué au bout d'un temps tel que ladite surface ait pu se refroidir suffisamment.
En premier passage sur un point du substrat organique, il convient que l'exposition de celui-ci ne soit pas supérieure à un temps pouvant conduire à une déformation, voire à une combustion du substrat.
Le dépôt métallique doit être réalisé de manière à recouvrir toute la surface développée du substrat, c'est à dire la surface des mailles des alvéoles ou des mailles constituant les grilles, à travers l'épaisseur dudit substrat, sans fermer la porosité de celui-ci.
Suivant ce procédé général, il a été réalisé plusieurs types de structures correspondant à des utilisations variées. Les exemples suivants sont destinés à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée.
Exemple 1
Réalisation d'électrodes négatives pour piles alcalines MnO2-Zn. Le substrat à recouvrir est une mousse organique, par exemple de polyuréthane d'épaisseur de l'ordre de 2 mm, le diamètre moyen des alvéoles étant de l'ordre de 0,3 à 0,5 mm (60 à 40 pores par inch). Le matériau métallique est soit du zinc pur soit avantageusement un alliage Zn-Pb-In bien connu pour ses propriétés anticorrosives et communément utilisé dans les piles alcalines.
Le matériau métallique est projeté par un pistolet thermique (chauffage oxyacétylénique), la distance du pistolet à la mousse étant d'au moins 50 cm. Afin de rendre le dépôt plus homogène dans ltépaisseur de la mousse, il est procédé à la métallisation à travers une face de celle-ci par balayage, puis à travers l'autre face.
Au total une masse de l'ordre de 300 à 1500 grammes de zinc ou d'alliage de zinc est déposée, par m2 de surface apparente de mousse.
Une telle électrode peut ensuite être utilisée comme négative dans une pile MnO2-Zn.
Exemple 2
Réalisation de supports-collecteurs négatifs pour piles et accumulateurs à négative de lithium.
I1 est connu comme avantageux de constituer le collecteur négatif d'éléments tels que MnOz-Li avec de l'aluminium, le lithium s'y incorporant à la charge pour former une solution solide. La procédure utilisée est tout à fait analogue à celle décrite précédemment excepté bien entendu en ce qui concerne le matériau métallique projeté qui est dans ce cas l'aluminium ou un alliage riche en aluminium.
La masse déposée par ma de surface apparente de mousse est comprise entre 200 et 1000 g/m2 et avantageusement de l'ordre de 500 g/m2.
La projection peut notamment être effectuée au pistolet oxyacétylénique ou à plasma.
Exemple 3
Réalisation de supports-collecteurs pour électrodes de batterie Pb-PbO2. Le substrat à métalliser peut être avantageusement dans ce cas une mousse de polyuréthane (PPI 60) ou un tamis de propylène dont les dimensions optimales ont été définies dans le brevet français n" 90.06750 du 25 mai 1990.
La projection est effectuée comme précédemment par un pistolet thermique en procédant comme décrit dans l'exemple 1, par balayage. La masse de plomb ou d'alliage de plomb du type Pb-Sb (à 1 % en antimoine), Pb-Sn (à 2 % en étain) ou Pb-Ca déposée est de l'ordre de 1500 à 4000 g/m2 et avantageusement de 3000 g/m2 de surface apparente pour les collecteurs destinés aux électrodes négatives et de tordre de 2500 à 6000 g/m2 et avantageusement de 4500 g/m2 de surface apparente pour les collecteurs destinés aux électrodes positives.
Exemple 4
Collecteurs pour masse négative des piles alcalines MnO2-Zn.
Dans le cas où est employée comme masse négative une poudre de zinc ou d'alliage de zinc, le drainage des charges vers la borne négative peut avantageusement être assuré par un collecteur, en cuivre ou en alliage Cu-Sn ou Cu-Zn, de surface expansée tel qu'une structure alvéolaire réticulée ou une grille à maillage dense.
Dans le cas de l'emploi d'une mousse, il est avantageux que le substrat organique, par exemple en polyuréthane, ait des dimensions d'alvéoles de l'ordre de 0,5 à 2,5 mm.
Dans le cas d'un maillage, par exemple en polypropylène, l'ouverture des mailles sera également de l'ordre de 0,5 à 2,5 mm.
Suivant la procédure décrite précédemment, on procède à la métallisation par projection thermique, soit de cuivre pur, soit d'alliages Cu-Sn ou Cu-Zn, les masses déposées étant comprises entre 100 et 1000 g/m2 de surface apparente.
A chaque fois que le point de fusion du métal ou alliage déposé le permet, le dépôt métallique peut être suivi de traitements thermiques pouvant comporter les étapes suivantes - oxydation thermique du substrat organique, en atmosphère
oxydante - désoxydation du métal ou alliage, accompagnée d'un
recuit, en atmosphère réductrice.
Naturellement, et comme il résulte de ce qui précède, l'invention ne saurait être limitée aux exemples de réalisation qui en ont été décrits, et des variantes de mise en oeuvre pourront être conçues par l'homme de l'art sans sortir de son cadre.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation de structures métalliques alvéolaires ou maillées à porosité ouverte, par projection à la flamme d'un métal ou de métaux ou alliages ayant des températures de fusion inférieures à 14000C, sur toute la surface développée de substrats de structure alvéolaire ou maillée en matériaux organiques, à travers l'épaisseur desdites structures, sans fermer leur porosité.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la projection est réalisée au pistolet oxyacétylénique.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la projection est réalisée au pistolet à plasma.
4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le polymère constitutif de la structure alvéolaire est de polyuréthane et celui constitutif de la structure maillée du polypropylène.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'exposition de tout point du substrat à la projection thermique à la flamme, en vue de réaliser l'apport métallique souhaité est effectué au cours de passages successifs.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la métallisation par projection thermique à la flamme est suivie de traitements thermiques pouvant comporter une oxydation thermique du substrat organique sous atmosphère oxydante et une désoxydation du métal ou alliage accompagnée d'un recuit sous atmosphère réductrice.
7. Structure métallique alvéolaire ou maillée selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le polymère organique est du polyuréthane ou du polypropylène.
8. Application d'une structure métallique selon la revendication 7, à titre d'électrode négative pour pile alcaline MnO2-Zn, caractérisée en ce que le substrat est une structure alvéolaire réticulée dont la dimension des alvéoles est comprise entre 0,3 et 0,5 mm de diamètre, le matériau déposé étant du zinc ou un alliage de zinc à raison d'une densité comprise entre 300 g/m2 et 1500 g/m2 de surface apparente du substrat.
9. Application d'une structure métallique selon la revendication 7, à titre de support-collecteur pour électrodes de batteries Pb-PbO2, caractérisée en ce que le substrat est une structure alvéolaire ou une grille, le matériau déposé étant du plomb ou un alliage, Pb-Sn,
Pb-Sb ou Pb-Ca, à raison d'une densité comprise entre 1500 g/m2 et 4000 g/m2 de surface apparente pour les collecteurs des électrodes négatives, et entre 2500 g/m2 et 6000 g/m2 de surface apparente pour les collecteurs des électrodes positives.
10. Application d'une structure métallique selon la revendication 7, à titre de support-collecteur pour électrode négative de lithium de pile ou accumulateur, caractérisée en ce que le substrat est une structure alvéolaire réticulée, le matériau déposé étant de l'aluminium ou un alliage riche en aluminium, à raison d'une densité comprise entre 200 g/m2 et 1000 g/m2 de surface apparente du substrat.
li. Application d'une structure métallique selon la revendication 7, à titre de collecteur pour masse négative de zinc de pile alcaline MnO2-Zn, caractérisée en ce que le substrat est une structure alvéolaire réticulée ou une grille en matériau organique dont la dimension des alvéoles en mailles est comprise entre 0,5 et 2,5 mm, le matériau déposé étant du cuivre, un alliage Cu-Zn ou un alliage Cu-Sn, à raison de 100 g/m2 à 1000 g/m2 de surface apparente du substrat.
FR9109853A 1991-08-02 1991-08-02 Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme. Withdrawn FR2680049A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9109853A FR2680049A1 (fr) 1991-08-02 1991-08-02 Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9109853A FR2680049A1 (fr) 1991-08-02 1991-08-02 Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FR2680049A1 true FR2680049A1 (fr) 1993-02-05

Family

ID=9415865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9109853A Withdrawn FR2680049A1 (fr) 1991-08-02 1991-08-02 Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme.

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2680049A1 (fr)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0576539A1 (fr) * 1991-03-21 1994-01-05 Duracell Int Pile alcaline.
WO2004013369A1 (fr) * 2002-08-06 2004-02-12 Brazeway, Inc. Support poreux et son procede de fabrication

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US40278A (en) * 1863-10-13 Improved rotary engine
FR2190611A1 (en) * 1972-06-28 1974-02-01 Ericsson Bertil Plastic panel instrument screens - with an integral metal coating to deflect stray signals or fields
FR2232839A1 (fr) * 1973-06-07 1975-01-03 Battelle Memorial Institute
FR2316906A1 (fr) * 1975-07-09 1977-02-04 Montedison Spa Procede de preparation d'eponges metalliques et/ou metallo-ceramiques et/ou ceramique
DE3932119A1 (de) * 1989-09-27 1991-04-04 Silberkraft Leichtakku Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bipolaren blei/bleidioxidelektroden

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US40278A (en) * 1863-10-13 Improved rotary engine
FR2190611A1 (en) * 1972-06-28 1974-02-01 Ericsson Bertil Plastic panel instrument screens - with an integral metal coating to deflect stray signals or fields
FR2232839A1 (fr) * 1973-06-07 1975-01-03 Battelle Memorial Institute
FR2316906A1 (fr) * 1975-07-09 1977-02-04 Montedison Spa Procede de preparation d'eponges metalliques et/ou metallo-ceramiques et/ou ceramique
DE3932119A1 (de) * 1989-09-27 1991-04-04 Silberkraft Leichtakku Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bipolaren blei/bleidioxidelektroden

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 366 (E-806)(3714) 15 Août 1989 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0576539A1 (fr) * 1991-03-21 1994-01-05 Duracell Int Pile alcaline.
EP0576539A4 (fr) * 1991-03-21 1994-12-07 Duracell Int Pile alcaline.
WO2004013369A1 (fr) * 2002-08-06 2004-02-12 Brazeway, Inc. Support poreux et son procede de fabrication

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3733066B2 (ja) リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
EP0159937B1 (fr) Anodes denses d'alliages de lithium pour batteries tout solide
KR100940695B1 (ko) 리튬이온 이차전지용 음극과 그 제조방법, 및 리튬이온이차전지
WO2001031722A1 (fr) Electrode pour pile au lithium et accumulateur au lithium
BE1008327A6 (fr) Batterie bipolaire plomb-acide et procede de durcissement des plaques bipolaires a y utiliser.
CA2202604C (fr) Feuillard d'anode alliee et dense a relaxation locale de stress
KR101394431B1 (ko) 전극 집전체 및 그 제조 방법, 전지용 전극 및 그 제조방법, 및 2차 전지
WO2001031723A1 (fr) Electrode pour accumulateur au lithium et accumulateur au lithium
WO2001031724A1 (fr) Electrode pour pile au lithium et accumulateur au lithium
FR2729009A1 (fr) Electrode bifonctionnelle pour generateur electrochimique ou supercondensateur et son procede de fabrication
CH646817A5 (fr) Pile solide.
EP0930663B1 (fr) Electrode non-frittée au nickel
CH635959A5 (fr) Procede pour realiser des contacts electriques sur une cellule photovoltaique et cellule photovoltaique ainsi obtenue.
EP0116365B1 (fr) Procédé de fabrication d'une électrode pour générateur électrochimique, et électrode obtenue par ce procédé
EP3108524A1 (fr) Electrode positive pour accumulateur electrochimique lithium-soufre presentant une structuration specifique
FR2680049A1 (fr) Realisation d'electrodes ou de collecteurs d'electrodes par projection a la flamme.
FR2814284A1 (fr) Batterie d'accumulateur a electrolyte non aqueux
EP0016693A1 (fr) Dispositif collecteur d'énergie solaire, et procédé de fabrication d'un tel dispositif
FR2567326A1 (fr) Perfectionnements aux electrodes positives a l'hydroxyde de nickel pour accumulateurs alcalins
EP0884791B1 (fr) Electrode de nickel empatée.
EP0538154B1 (fr) Electrodes bipolaires pour accumulateur au plomb
JP5238195B2 (ja) リチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池
CH617038A5 (fr)
EP0172308A1 (fr) Generateur electrochimique de grande energie specifique, a impedance initiale reduite
CA2249473A1 (fr) Electrode bipolaire pour accumulateur a electrolyte alcalin

Legal Events

Date Code Title Description
TP Transmission of property
ST Notification of lapse