AT215508B

AT215508B - Verfahren zur Herstellung von Elektroden, insbesondere für alkalische Akkumulatoren

Info

Publication number: AT215508B
Application number: AT656359A
Authority: AT
Original assignee: Friemann & Wolf Ges Mit Beschr
Priority date: 1958-09-30
Filing date: 1959-09-09
Publication date: 1961-06-12

Description

Verfahren zur Herstellung von Elektroden, insbesondere für alkalische Akkumulatoren
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der aktiven Masse der positiven Elektrode Nickelflocken oder Graphitpulver zumischt. Diese nehmen die Elektronen auf und führen sie einem Gerüst zu, das meist aus perforiertem Nickelband bzw. vernickeltem Stahlband in Rohrchen-oder Taschenfbrm besteht. Es werden dabei aber nur diejenigen Elektronen abgeführt, die sehr nahe den metallischen Leitern (Entfernung von wenigen Mikron) frei werden. Dadurch ist der Wirkungsgrad bei diesen Elektroden sehr schlecht, d. h. nur ein geringer Anteil der aktiven Masse dient der Stromlieferung.

Ein höherer Wirkungsgrad wird durch Verwendung gesinterter Gerüstplatten erzielt, wenn die Porigkeit. der Platten gross, das Volumen einer jeden Pore aber klein ist. Der Gewichtsanteil des Gerüstes, das am elektrochemischen Vorgang keinen Anteil hat, ist dabei ein Vielfaches des Anteils an aktiver Masse.

Das Verhältnis der Leistung des Akkumulators zum Gewicht ist daher sehr ungünstig.

Zur Verringerung des Gewichtes der Akkumulatoren werden allerdings auch schon Gitter oder Gerüste aus Kunststoff zur Unterbringung der aktiven Masse verwendet. Um die elektrochemisch aktive Masse in einem aus Kunststoff bestehenden Trägergerüst unterzubringen, ist für Bleiakkumulatoren bereits ein Verfahren entwickelt worden, nach dem die aus Blei und Bleidioxyd gebildete Masse in die Poren des Kunststoffgerüstes eingebracht wird.

Gegenüber diesem bekannten Verfahren sieht die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von leichten, hochporösen Elektroden mit grosser wirksamer Oberfläche insbesondere für alkalische Akkumulatoren vor, nach dem poröse, vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Nichtleiter chemisch metallisiert und dann in an sich bekannter Weise mit aktiver Masse gefüllt werden. Als poröse Nichtleiter können auchKautschuk, keramische Massen od. dgl. verwendet werden. Durch die chemische Metallisierung werden die Wände der Poren mit einem dünnen, aber dichten Metallüberzug versehen, und die Poren erhalten auch untereinander leitende Verbindungen.

Die porösen Nichtleiter werden vorzugsweise in Folien- oder Plattenform verwendet.

Poröse Folien oder Platten aus Kunststoffen können in der Weise hergestellt werden, dass entweder feinkörnigen Kunststoffpulvern Substanzen zugesetzt werden, die nach dem Verpressen zu Folien oder Platten wieder herausgelöst werden, oder aus dem Kunststoffpulver durch Zusatz von Treib- oder Bläh-

mitteln Schaumkörper gebildet werden. Es können auch Kunststoff-Fasergewebe (Vliese) verwendet werden.

Zur Erhöhung der Stabilität und Leitfähigkeit ist es zweckmässig, den porösen Kunststoff mit einem Metallgitter zu versehen. Die Metallisierung des porösen Kunststoffs, z. B. Vernickelung oder Versilberung, erfolgt zweckmässig durch ein chemisches Reduktionsverfahren und wird vorteilhaft in einem Va-
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Lösung in die Poren eindringen kann. Dass alle Poren richtig gedeckt sind, kann durch Messung des ohmschen Widerstandes geprüft werden.

Beispiel 1 : Ein Polyvinylchlorid-Fasergewebe (Vlies) mit den Abmessungen 100x100X0, 5 mm wurde in der Weise metallisiert, dass Nickel aus einer wässerigen Lösung durch Reduktion mit NaH. PO. an den Fasern abgeschieden wurde. Die Vernickelung bei einer Temperatur von etwa 85 C wurde 30 Minu- ten durchgeführt. Nach dieser Zeit war der über 10 cm des metallisierten Vlieses gemessene ohmsche Widerstand unter 0,5 Q, die poröse Platte war daher genügend metallisiert und besass eine ausreichende Leitfähigkeit.

Das PVC-Vlies wog vor der Metallisierung 2, 40 g, nach der Metallisierung 3,95 g. Es wurden also 1,45 g Nickel abgeschieden, was bei einer Faserdicke von 20 Jl und einer aktiven Oberfläche von 5130 cm einer Auflage von 0, 32 u entspricht.

Am Rande des metallisierten PVC-Vlieses wurde zur-besseren Stromzuführung und-abführung ein 0, 2 mm dicker Nickeldraht eingesteppt, dessen Enden als Anschlussstücke dienen.

Nach dem Metallisieren und Trocknen des PVC-Vlieses wurde es in der bei Sinterelektroden üblichen Weise mit aktiver Masse, u. zw. mit Nickelhydroxyd für die positive Platte und mit Cadmiumhydroxyd für die negative Platte, gefüllt.

Das Gesamtgewicht der positiven Platte betrug 12, 0 g. Sie vermag 1, 8 Ah zu speichern, was 0, 15 Ah/g oder 6, 7 g/Ah entspricht. Hochgezüchtete Sinterelektroden gleicher Grösse liefern dagegen nur 0, 078 Ah/g oder 12, 8 g/Ah. Bei den positiven Elektroden gemäss der Erfindung wird demnach etwa die Hälfte des Gewichtes eingespart. Ähnliches gilt auch für die negativen Elektroden.

Beispiel 2 : PVC-Pulver wurde mit einem nicht verseifbaren Weichmacher im Verhältnis 6 : 4 gemischt und nach Zumischung von feinpulverisiertem NaN0, bei 1650C unter einem Druck von 50 kg/cm2 zu einer Platte gepresst. Ein Nickeldrahtgewebe von 0, 2 mm Drahtdicke und 8 mm Maschenweite wurde miteingepresst. Das NaNO wurde anschliessend durch warmes Wasser aus der Platte herausgelöst, so dass eine poröse Platte entstand, deren Porenraum über 80% betrug.

Die poröse Platte wurde entsprechend Beispiel 1 metallisiert und anschliessend mit aktiver Masse gefüllt.

Das Porenvolumen der zu metallisierenden und anschliessend mit aktiver Masse zu füllenden porösen Nichtleiter soll möglichst gross, etwa 80-90%, die Grösse der einzelnen Poren möglichst klein, etwa 3-10 Mikron sein.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden, insbesondere für alkalische Akkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Nichtleiter von geringerem spezifischem Gewicht als das der für alkalische Akkumulatoren üblichen Elektrodengerüstmetalle chemisch metallisiert und dann in an sich bekannter Weise mit aktiver Masse gefüllt werden.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als poröse Nichtleiter Kunststoffe, insbesondere Kunststoff-Schaumkörper oder Kunststoff-Fasergewebe verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die porösen Nichtleiter zur Erhöhung der Stabilität und Leitfähigkeit ein Metallgitter eingebettet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Nichtleiter durch chemische Reduktionsverfahren metallisiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Nichtleiter durch ein chemisches Vernickelungsverfahren metallisiert werden, bei dem an den Wänden der Poren Nickel durch ein Reduktionsmittel ausgefällt wird.