DE1071788B

DE1071788B - Poröses Metalflivlies1, insbesondere für die Elektroden elektrischer Zellen und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: DE1071788B
Application number: DENDAT1071788D
Authority: DE
Priority date: 1920-09-16
Publication date: 1959-12-24
Also published as: FR23737E

Description

Die Erfindung betrifft ein poröses Metall vlies, insbesondere für die Elektroden elektrischer Zellen, beispielsweise elektrischer Akkumulatoren, bei dem eine Einlage aus porösem, organischem Material mit Metall überzogen -ist, und ein Verfahren zur Herstellung dieses Metallvliescs.

Es sind verschiedene Arten von Metallpapier und verschiedene Verfahren zur Herstellung von Metallpapier bekannt. Es können z. B. dünne Metallfolien auf einen Grundstoff aufgewalzt bzw. aufgespritzt werden. Nach anderen Verfahren werden Kunststoffgewebe oder Folien oder auch Papier im Vakuum mit Metallen dedampft. Es ist auch möglich, durch Kathodenzerstäubung Papier mit Metallen zu ül>erziehen. Wird, _λ von derartig hergestellten Metallpapieren eine hohe Porosität verlangt, so werden diese durch Verweben bzw. durch Verfilzen sehr feiner Metalldrähte hergestellt.

Alle diese Verfahren, insbesondere diejenigen, die zur Herstellung von hochporösen Metallpapier^!! bzw. Vliesen geeignet sind, erfordern einen großen technischen Aufwand und sind dadurch relativ teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein poröses Metallvlies herzustellen, das für die Herstellung von Elektroden elektrischer Zellen, bcispielsweise elektrischer Akkumulatoren, geeignet ist und für diesen Zweck emv besonders hohe Porosität, gleichzeitig jedoch eine gute Beständigkeit gegen korrodierende Einflüsse, denen solche Elektroden ausgesetzt sind, aufweist. Es sollte auch ein Verfahren entwickelt werden, das ohne großen technischen Aufwand und mit möglichst geringen Kosten arbeitet und nach Möglichkeit auch die Herstellung des Metallvlieses in kontinuierlicher Arbeitsweise gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß einmal dadurch gelöst, daß das Skelett des porösen Metallvlieses ein ganz oder teilweise verkohltes elektrisch leitendes Gerüst, vorzugsweise aus Graphit, darstellt, das außen und vorzugsweise durch den ganzen Querschnitt, metallisiert ist. Die weitere Aufgabe, ein technisch fortschrittliches Verfahren zur Herstellung des porösen Metallvlieses zu entwickeln, wird dadurch gelöst, daß feste organische Stoffe, vorzugsweise in Form von Vliesen. ■/.. B. Zellulosewatte, durch Erhitzen unter Luftabschluß in ein ganz oder teilweise verkoliltes. elektrisch !eilendes Gerüst, vorzugsweise aus Graphit. umgewandelt und anschließend außen und vorzugsweise durch dm ganzen Querschnitt metallisiert WtT(K¹Ii.

Als liiDciisL'liii'hi l'iir das erlnidungsgemäße Metallvlies weiden feste organische Stoffe mit Faserstruktur, z. B. Zellulose oder andere Vliese, verwendet. Eine bevorzugte Ausfiihrungsform des Verfahrens nach der Erfindung besieht darin, daß das Verkohlen, vorzugs-Poröses Metallvlies,
insbesondere für die Elektroden

elektrischer Zellen
und Verfahren zu seiner Herstellung

Anmelder:

Accumulatoren-Fabrik Aktiengesellschaft, Hagen, Dieckstr. 12

Dr.-Ing. Lutz Horn, Hagen,
Dipl.-Chem. Dr. Rolf Dieberg, Dortmund-Aplerbeck,

Fritz Philipp, Hagen-Haspe,

und Siegfried Dickfeldt, Ennepetal-Milspe (Westf.),
sind als Erfinder genannt worden

weise Graphitieren, der organischen Stoffe in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre erfolgt.

Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, das Verkohlen, vorzugsweise Graphitieren. der organischen Stoffe im Vakuum erfolgen zn lassen.

Eine besonders vorteilhafte Arl>eitsweise besteht darin, daß das Verkohlen, vorzugsweise Graphitieren, der organischen Stoffe bei Temperaturen über 600° C, vorzugsweise bei 700 bis 900° C. erfolgt.

Durch diese Behandlung des organischen Stoffes wird eine poröse und elektrisch gut leitende Schicht, vorzugsweise in Form eines Vlieses, erhalten. Bei langer andauernder Hitzebehandlung und Temperaturen über 600° C wird der zunächst gebildete Koks zum größten Teil in Graphit umgewandelt, so daß ein elektrisch noch wesentlich besser leitendes, hochporöses, haltbares Graphitvlie.s erhalten wird.

Wird z. B. reine Zellulose in Form eines VVattevlH¹SL¹S auf die vorstehend beschrielx'ne Art behandelt, so schrumpft das vor der Behandlung beträchtliche Volumen auf einen sehr dünnen Schichtenschnitt zusammen, wobei jedoch die Ausgaugsstruktur und die Verbindung der einzelnen Zelluloscfaseru erhalten bleibt, so daß ein derartiges Graphitvlies eine genügende Haltbarkeit behält, um z. B. beliebig gerollt oder gefaltet werden zu können. Ein so hergestelltes Vlies kann galvanisch oder chemisch mit einem l>eliebigen Metallüberzug verschen wvrdcn. Da es sehr dünn, aber zudem noch porös ist. wird sowohl außen als auch im Inneren des Graphitvlicscs jede Faser mit einer Metallschicht bedeckt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das erfindungsgemäße Verfahren so abzuwandeln, daß die

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verkohlten, vorzugsweise graphitierten und metallisierten Schichten nachträglich durch Pressen, Walzen und/oder Sintern zusätzlich verfestigt werden. Durch diese Nachbehandlung wird ein mechanisch und chemisch besonders widerstandsfähiges Metallvlies erzeugt, dessen Porosität jedoch nur in geringem Maße abgenommen hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch kontinuierlich durchgeführt werden in der Weise, daß ein Band aus einem organischen Material durch einen Verkokungs- bzw. Graphitierungsofen durchgeführt und abschließend durch ein oder mehrere galvanische Bäder geleitet wird, in denen es mit dem gewünschten Metallüberzug verstehen wird. Anschließend daran kann das metallisierte Band durch AValzen und/oder zusätzliches Sintern weiter verfestigt werden.

Im besonderen eignen sich derartige Metallvliese oder metallisierte Vliese zur Herstellung von Elektroden galvanischer Elemente, vorzugsweise elektrischer Akkumulatoren, bür negative Elektroden kann das aktive Metall' z. B. Zink, Cadmium, Eisen, Blei usw., direkt durch eine galvanische Behandlung, wie vorstehend beschrieben, aufgebracht werden oder das aktive Material in bekannter Weise in das Tnnere des Metallpapier oder metallsicrten Vlieses eingebracht werden. Dies gilt auch für die Herstellung positiver Elektroden. Als Vorteil ergibt sich infolge der Elastizität der so hergestellten Elektroden, daß sie in beliebiger Form. z. B. als Wickel, in die Zelle eingebaut werden können und trotzdem die guten Eigenschaften der bekannten Sinterelektroden behalten.

Das erfindungsgemäße poröse Metallvlies ist jedoch nicht nur für die Herstellung von Elektroden für galvanische Elemente und elektrische Akkumulatoren, sondern auch zur Herstellung von Elektroden anderer elektrischer Zellen, beispielsweise von Elektrolyt-Kondensatoren. Sperrzellen, Elcktolyseuren u. ä. geeignet.

Die Fig. 1 bis 4 veranschaulichen die Herstellung des erfindungsgemäßen Metallvlicses in drei Stufen. In

Fig. 1 sind Zellwollfasern (Watte) als Ausgangsmaterial, das für die Herstellung des porösen Metallvliescs nach der Erfindung beispielsweise verwendet werden kann, dargestellt;

Fig 2 zeigt die verkokten und zum Teil graphitierten Fasern, wie sie in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden (Graphitvlies); Fig. 3 zeigt ein vernickeltes Graphitvlics, wie es nach der Anwendung der zweiten Verfahrensstufe erhalten Wird; in

Fig. 4 ist das fertige Metallvlies dargestellt, d. h. ein vernickeltes Graphitvlies, das gesintert und anschließend durch Pressen verdichtet, außerdem im verdichteten Zustande nochmals gesintert wurde.

Die zeichnerische Vergrößerung ist lineal etwa 300-fach.

Claims

Patentansprüche:

1. Poröses Mctallvlies. insbesondere für die Elektroden elektrischer Zellen, beispielsweise elektrischer Akkumulatoren, bei dem eine Einlage aus porösem, organischem Material mit Metall überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Skelett ein ganz oder teilweise verkohltes, elektrisch leitendes Gerüst, vorzugsweise aus Graphit, darstellt, das außen und vorzugsweise durch den gan-

ao zen Querschnitt metallisiert ist.

2. Verfahren zur Herstellung eines porösen Metallvlieses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feste organische Stoffe, vorzugsweise in Form von Vliesen, z. B. Zellulosewatte, durch Erhitzen unter Luftabschluß in ein ganz oder teilweise verkohltes, elektrisch leitendes Gerüst, vorzugsweise aus Graphit, umgewandelt und anschließend außen und vorzugsweise durch den ganzen Querschnitt metallisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verkohlen, vorzugsweise Graphiticren, der organischen Stoffe in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verkohlen, vorzugsweise Graphiticren, der organischen Stoffe im Vakuum erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verkohlen, vorzugsweise Graphitieren, der organischen Stoffe bei Temperaturen über 600° C, vorzugsweise bei 700 bis 900° C, erfolgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verkohlten, vorzugsweise graphitierten, und metallisierten Schichten nachträglich durch Pressen, Walzen und/oder Sintern zusätzlich verfestigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen