Je vais vous décrire les principales étapes pour fabriquer une batterie Edison nickel-fer (Ni-Fe)i. Mais je dois souligner que ce processus nécessite des précautions de sécurité importantes et certains produits chimiques dangereux.
Voici les étapes principales :
1. Préparation des électrodes :
- Électrode positive (nickel) :
* Hydroxyde de nickel Ni(OH)2
* Support en acier nickelé perforé
* Mélange avec des additifs conducteurs (graphite)
- Électrode négative (fer) :
* Oxyde de fer (Fe2O3 ou Fe3O4)
* Support en acier nickelé perforé
* Mélange avec des additifs conducteurs
2. Préparation de l'électrolyte :
- Solution d'hydroxyde de potassium (KOH) à 20-28%
- Addition de petites quantités de lithine (LiOH)
3. Assemblage :
- Placer les électrodes en alternance
- Séparer par des isolants poreux
- Placer dans un conteneur résistant aux alcalins
- Remplir avec l'électrolyte
4. Formation de la batterie :
- Effectuer plusieurs cycles de charge/décharge
- Durée typique : 24-48h
Points importants :
- Tension nominale : 1,2V par cellule
- Durée de vie très longue (>20 ans possible)
- Résistante aux surcharges et décharges profondes
- Efficacité énergétique plus faible que les batteries modernes
Précautions de sécurité essentielles :
- Porter des EPI (gants, lunettes, masque)
- Travailler sous hotte aspirante
- Manipulation prudente des solutions alcalines
- Éviter tout contact avec la peau
Électrode, positive
# Fabrication de l'électrode positive (nickel) pour batterie Edison
## Matériaux nécessaires
- Hydroxyde de nickel Ni(OH)2 en poudre
- Graphite en poudre (grade batterie)
- Grille support en acier nickelé perforée
- Cobalt métallique en poudre (additif conducteur)
- Liant polymère (PTFE ou CMC)
- Solutions :
* Hydroxyde de potassium (KOH) à 20%
* Eau déminéralisée
## Équipement requis
- Balance de précision
- Mortier et pilon
- Presse hydraulique
- Four de séchage
- Équipements de protection :
* Gants résistants aux produits chimiques
* Lunettes de protection
* Masque respiratoire
* Hotte aspirante
## Procédure détaillée
### 1. Préparation de la matière active
1. Mélanger dans les proportions suivantes :
- 80% Ni(OH)2
- 15% graphite
- 5% cobalt métallique
2. Broyer finement le mélange au mortier pendant 30 minutes pour obtenir une poudre homogène
3. Ajouter 2-3% de liant polymère et mélanger soigneusement
### 2. Préparation du support
1. Découper la grille d'acier nickelé aux dimensions souhaitées
2. Dégraisser la grille avec de l'acétone
3. Rincer à l'eau déminéralisée
4. Sécher à 80°C pendant 1 heure
### 3. Application de la matière active
1. Préparer une pâte avec la poudre en ajoutant progressivement de l'eau déminéralisée
2. Appliquer uniformément sur la grille support
3. Presser à 5-10 tonnes/cm²
4. Sécher à 80°C pendant 4 heures
### 4. Traitement final
1. Immerger l'électrode dans KOH 20% pendant 24h
2. Rincer légèrement à l'eau déminéralisée
3. Sécher à température ambiante
### 5. Formation électrochimique
1. Effectuer 3-5 cycles de charge/décharge dans KOH 20% :
- Charge : 0,2C pendant 6 heures
- Décharge : 0,2C jusqu'à 1,0V
- Repos 1 heure entre les cycles
## Paramètres critiques à contrôler
- Granulométrie de la poudre : < 10 μm
- Épaisseur du dépôt : 0.5-1 mm
- Température de séchage : ne pas dépasser 90°C
- pH de la solution KOH : 14
- Densité de courant pendant la formation : 0,2C
## Caractéristiques attendues
- Capacité spécifique : 150-200 mAh/g
- Conductivité électrique : > 1 S/cm
- Porosité : 40-50%
- Adhérence : > 90% après 100 cycles
Points de vigilance
- Porter TOUS les EPI mentionnés
- Travailler sous hotte aspirante
- Éviter tout contact avec la peau
- Stocker les produits chimiques selon les normes
- Traiter les déchets de façon appropriée
Électrovanne négative
# Fabrication de l'électrode négative (fer) pour batterie Edison
## Matériaux nécessaires
- Oxyde de fer Fe3O4 (magnétite) ou Fe2O3 (hématite)
- Poudre de fer métallique
- Graphite en poudre
- Sulfure de fer (FeS) comme additif
- Grille support en acier nickelé perforée
- Liant polymère (PTFE ou CMC)
- Solutions :
* Hydroxyde de potassium (KOH) à 20%
* Eau déminéralisée
## Équipement requis
- Balance de précision
- Mortier et pilon ou broyeur à billes
- Presse hydraulique
- Four de réduction sous atmosphère H2
- Équipements de protection :
* Gants résistants aux produits chimiques
* Lunettes de protection
* Masque respiratoire
* Hotte aspirante
## Procédure détaillée
### 1. Préparation de la matière active
1. Mélanger dans les proportions suivantes :
- 70% Fe3O4 ou Fe2O3
- 20% poudre de fer
- 5% graphite
- 5% FeS
2. Broyer finement le mélange pendant 2 heures pour obtenir une poudre homogène
- Granulométrie cible : 1-5 μm
3. Ajouter 2-3% de liant polymère et homogénéiser
### 2. Réduction thermique (optionnel mais recommandé)
1. Placer la poudre dans le four sous atmosphère H2
2. Chauffer à 400-500°C pendant 2-3 heures
3. Refroidir sous atmosphère inerte
### 3. Préparation du support
1. Découper la grille d'acier nickelé
2. Dégraisser à l'acétone
3. Traitement de surface :
- Immersion dans HCl dilué 1 minute
- Rinçage eau déminéralisée
- Séchage à 80°C
### 4. Application de la matière active
1. Préparer une pâte avec la poudre :
- Ajouter progressivement eau déminéralisée
- Consistance : pâte épaisse mais malléable
2. Application sur la grille :
- Épaisseur uniforme : 1-1.5 mm
- Pressage à 8-12 tonnes/cm²
- Séchage à 60°C pendant 6 heures
### 5. Traitement final
1. Immersion dans KOH 20% pendant 48h
2. Rinçage léger à l'eau déminéralisée
3. Séchage à température ambiante sous atmosphère inerte
### 6. Formation électrochimique
1. Cycles de formation dans KOH 20% :
- 5-7 cycles complets
- Charge : 0,1C pendant 12 heures
- Décharge : 0,1C jusqu'à 0,6V
- Repos 2 heures entre les cycles
## Paramètres critiques à contrôler
- Pureté des matériaux de départ : > 99%
- Granulométrie finale : < 5 μm
- Épaisseur du dépôt : 1-1.5 mm
- Température de réduction : < 500°C
- Pression de compaction : 8-12 tonnes/cm²
## Caractéristiques attendues
- Capacité spécifique : 250-300 mAh/g
- Conductivité électrique : > 0.5 S/cm
- Porosité : 45-55%
- Adhérence : > 85% après 100 cycles
Points de vigilance
- La poudre de fer est pyrophorique - éviter contact avec l'air
- Contrôler l'atmosphère pendant la réduction
- Risque de court-circuit pendant la formation
- Manipuler les solutions alcalines avec précaution
- Traiter les déchets selon les normes environnementales