DE1128899B

DE1128899B - Verfahren zur Herstellung von Sinterelektroden fuer elektrische Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1128899B
Application number: DEA32736A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Hans-Herm Doehren; Christa Merker
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1959-08-27
Filing date: 1959-08-27
Publication date: 1962-05-03

Description

Verfahren zur Herstellung von Sinterelektroden für elektrische Akkumulatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sinterelektroden für elektrische Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten, die aus einem Sintergerüst und aktiver Masse bestehen, in einem Arbeitsgang durch Sintern von feinverteilten Metallpulvern, z. B. Nickelpulver, im Gemisch mit organischen Metallverbindungen, die bei der thermischen Zersetzung gasförmige Zerfallsprodukte mit reduzierendem und/oder inerten Eigenschaften entwickeln. und gleichzeitig die elektrochemisch aktive Masse bilden.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Sinterelektroden setzen sich aus der Herstellung des Sintergerüstes und der Imprägnierung dieses Gerüstes mit aktiver Masse zusammen. Das Sintergeräst, das vorzugsweise aus Nickel besteht, wird durch Sintern von feinverteiltem Nickelpulver, vorzugsweise Carbonyl-Nickelpulver, bei Temperaturen zwischen 800 bis 1000' C erhalten. Für die Imprägnierung des Sintergerüstes mit aktiver Masse sind zwei Verfahren bekannt geworden. Nach beiden Verfahren werden die Sintergerüste mit konzentrierten Lösungen von Salzen derjenigen Metalle getränkt, welche die aktive Masse bilden, z. B. Nickelnitrat oder Cadmiumchlorid. Das mit der Salzlösung getränkte und danach getrocknete Sintergeriist wird dann nach dem einen Verfahren in eine heiße Alkahlösung, z. B. eine KOH-Lösung vom spezifischen Gewicht 1,2 getaucht, wobei die Metalle der elektrochemisch aktiven, positiven bzw. negativen Massen als Hydroxyde ausgefällt werden und die Anionen Kaliumsalze bilden. Danach wird die Platte gewaschen und getrocknet. Um das Sintergeräst mit einer ausreichenden Menge an aktiver Masse imprägnieren zu können, muß das Verfahren mehrmals, normalerweise vier- bis fünfmal, wiederholt werden.
Bei dem zweiten bekannten Imprägnierungsverfahrenwerden die mit den konzentrierten Salzlösungen getränkten und getrockneten Sintergerüste inLösungen von Alkahhydroxyden oder Alkalisalzen getaucht und darin kathodisch polarisiert, wodurch sich in den Poren des Sintergerüstes die als aktive Masse dienenden Hydroxyde abscheiden. Auch dieses Verfahren muß mehrmals wiederholt werden, um in das Sintergerüst eine ausreichende Menge an aktiver Masse einzubringen.
Andererseits ist es auch bekannt, Sintergerüste dadurch herzustellen, daß man Verbindungen derMetalle, die das Sintergerüst bilden und bei ihrer thermischen Zersetzung reduzierende Gase abgeben, erhitzt und die dabei entstehenden Metalle zu einem Elektrodengerüst sintert. Diese Verbindungen werden auch den zu sinternden Metallpulvern zugefügt. Durch die am Ort der Sinterung entstehenden Gase werden dünne Oxydhäute der Metallpulverkörner vermieden oder beseitigt und es tritt eine innige Versinterung der einzelnen Pulverkörner ein.
Aufgabe der Erfindung war es, ein einfacheres und weniger Zeit beanspruchendes Verfahren zur Herstellung von Sinterelektroden zu entwickeln.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß den fein verteilten Metallpulvern, die zur Herstellung der Sintergerüste dienen, solche organischen Metallverbindungen zugesetzt werden, die bei ihrer thermischen Zersetzung elektrochemisch aktive Masse liefern.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß nach ihm gebrauchsfertige Sinterelektroden in einfacherer Weise und wesentlich kürzerer Zeit hergestellt werden können als nach den bekannten Verfahren. Die obengenannten bekannten Verfahren benötigen 21 bis 26 Arbeitsgänge, denn nach der Herstellung des Sintergerästes muß dieses mit der Salzlösung getränkt und danach getrocknet werden, wodurch sich die Abscheidung der als aktive Masse dienenden Hydroxyde anschließt. Schließlich müssen die imprägnierten Platten gründlich ausgewaschen und abschließend getrocknet werden. Die fünf Arbeitsgänge der Imprägnierung müssen 4- bis 5mal wiederholt werden, um genügend aktive Masse in das Sintergerüst einzubringen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es demgegenüber möglich, gebrauchsfertige Sinterelektroden in einem Arbeitsgang herzustellen, wobei die Arbeitszeit nur noch einen sehr geringen Bruchteil der Zeitspanne beträgt, die bisher für die Produktion gebrauchsfähiger Sinterelektroden aufgewendet werden mußte. Das Verfahren ist nicht nur weniger zeitraubend als die bekannten, sondern auch viel einfacher, da es keine verschiedenartigen Behandlungsvorgänge erfordert. Es bietet noch den zusätzlichen Vorteil, daß es je nach dem gewählten Mischungsverhältnis der Ausgangsstoffe möglich ist, die zusammensetzung der Elektrode in bezug auf Sintergerüstanteil und Anteil an elektrochemisch aktiver Masse vorher festzulegen.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß den Metallpulvern außer den organischen Metallverbindungen, welche die elektrochemisch aktive Masse liefern, in bekannter Weise auch organische Verbindungen solcher Metalle zugesetzt werden, die zumindest einen Teil des Sintergerüstes und gasförmige Produkte mit reduzierenden und/oder inerten Eigenschaften bilden. Dadurch wird es möglich, ein Sintergerüst von besonders hoher Porosität zu erzeugen, wobei die aus den organischen Metallverbindungen durch ihre thermische Zersetzung entstehenden feinverteilten Metalle eine Art IGtt für das Metallpulver bilden und dadurch die mechanische Festigkeit der Elektroden wesentlich erhöhen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, däß die Ausgangsstoffe für die aktive Masse Gemische von Metallen und Metallverbindungen, vorzugsweise Pulvern von Cadmium, Cadmiumoxyd oder Cadmiumhydroxyd; mit solchen organischen Verbindungen der Metalle sind, die bei der therrnischen Zersetzung reduzierende und/oder inerte Gase bilden und zugleich in eine elektrochemisch aktive Masse des entsprechenden Metalls oder in ein Gemisch dieses Metalls mit dessen Oxyden zerfallen, wie z. B. Cadmiumformiät oder Cadmiumnaphthenat. Nach dieser bevorzugten Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Elektroden erhalten, die eine besonders feinverteilte aktive Masse aufweisen, deren Vorteil es ist, daß sie für den Elektrolyten gut zugänglich ist und die Elektroden daher stark belastbar sind.
Eine weitere vorteilhafte Form des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß durch das Mischungsverhältnis der Ausgangsstoffe für die Sinterelektrode die gewünschte Zusammensetzung der fertigen Elektrode in bezug auf Sintergerüstanteil und Anteil an elektrochemisch aktiver Masse erzielt wird, wobei sich der Anteil an elektrochemisch aktiver Masse auf 10 bis 60, insbesondere 25 bis 30, Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes der Sinterelektrode beläuft. Wählt man das Verfahren in dieser bevorzugten Ausführungsform, so erhält man Sinterelektroden, bei denen etwa die Hälfte des Gesamtporenvolumens durch aktive Masse ausgefüllt ist, wo- ; durch die Elektrode genügend Elektrolyt aufnehmen kann, um einen günstigen Ablauf der elektrochemischen Vorgänge sicherzustellen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Ausgangsstoffe für die aktive Masse in ihrem Mischungsverhältnis so bemessen werden, daß nach dem thermischen Zerfall der organischen Metallverbindungen die elektrochemisch aktive Masse ein Gemisch des entsprechenden Metalls mit dessen OxydenineinemgewichtsmäßigenMischungsverhältnis E von etwa 9: 1 bis 2,5: 1, insbesondere 4: 1 bis 3: 1, enthält. Auf diese Weise kann der aktiven Masse der Elektroden von vornherein ein bestimmter Ladezustand (Lade- oder Entladereserve) gegeben werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Sinterelektroden für elektrische Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten, die aus einem Sintergerüst und elektrochemisch aktiver Masse bestehen, in einem Arbeitsgang durch Sintern von feinverteilten Metallpulvern, z. B. Nickelpulver, im Gemisch mit organischen Metallverbindungen, die bei der thermischen Zersetzung gasförmige Zerfallsprodukte mit reduzierenden und/oder inerten Eigenschaften entwickeln, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Metallverbindungen solche verwendet werden, die bei ihrer thermischen Zersetzung außer den gasförmigen Zerfallsprodukten elektrochemisch aktive Masse liefern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Metallpulvern außer den organischen Metallverbindungen, welche die elektrochemisch aktive Masse liefern, auch organische Verbindungen solcher Metalle zugesetzt werden, die in an sich bekannter Weise zumindest einen Teil des Sintergerüstes und gasförmige Produkte mit reduzierenden und/oder inerten Eigenschaften bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoffe für die Bildung der elektrochemisch aktiven Masse Gemische von Metallen und Metallverbindungen, vorzugsweise Pulvern von Cadmium, Cadmiumoxyd oder Cadmiumhydroxyd, mit solchen organischen Verbindungen der Metalle verwendet werden, die bei der thermischen Zersetzung reduzierende und/oder inerte Gase bilden und zugleich in eine elektrochemisch aktive Masse des entsprechenden Metalls oder in ein Gemisch dieses Metalls mit dessen Oxyden zerfallen, wie z. B. Cadmiumformiat oder Cadmiumnaphthenat.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Mischungsverhältnis der Ausgangsstoffe für die Sinterelektrode die gewünschte Zusammensetzung der fertigen Elektrode in bezug auf Sintergerüstanteil und Anteil an elektrochemisch aktiver Masse erzielt wird, wobei sich der Anteil an elektrochemisch aktiver Masse auf 10 bis 60; insbesondere 25 bis 30, Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes der Sinterelektrode beläuft.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe für die elektrochemisch aktive Masse in ihrem Mischungsverhältnis so bemessen werden, daß nach dem thermischen Zerfall der organischen Metallverbindungen die elektrochemisch aktive Masse ein Gemisch des entsprechenden Metalls mit dessen Oxyden in einem gewichtsmäßigen Mischungsverhältnis von etwa 9.- 1 bis 2,5: 1, insbesondere 4 : 1 bis 3: 1, enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 666 010; britische Patentschrift Nr. 339 645.