DE1266844B - Verfahren zur Herstellung von poroesem Sintermaterial fuer Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von poroesem Sintermaterial fuer Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis

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DE1266844B
DE1266844B DEW38265A DEW0038265A DE1266844B DE 1266844 B DE1266844 B DE 1266844B DE W38265 A DEW38265 A DE W38265A DE W0038265 A DEW0038265 A DE W0038265A DE 1266844 B DE1266844 B DE 1266844B
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DE
Germany
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sintered
nickel
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electrodes
cover plate
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DEW38265A
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Wolfgang Vieler
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Witte & Suter Kondensatoren U
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Witte & Suter Kondensatoren U
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

  • Verfahren zur Herstellung von porösem Sintermaterial für Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem Sintermaterial für Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis, wobei der Ausgangsstoff des Sinterprozesses unter Zugabe eines die Porenbildung begünstigenden Treibmittels zu einem Formling gepreßt und dann einem thermischen Sinterprozeß unterworfen wird, in dem das gas- oder dampfbildende Treibmittel die Bildung einer porösen Struktur begünstigt.
  • Die fortschreitende technische Entwicklung hat den Sinterwerkstoffen, besonders bei der Herstellung von Elektroden für Akkumulatoren auf Nickelbasis, ein wichtiges Anwendungsgebiet erschlossen. Bei den sogenannten Knopfzellen wurde bisher die aktive Masse mit dem Leitfähigkeitszusatz vermischt und unter hohem Druck von etwa 30 bis 70 t zu Tabletten verpreßt, die dann in einer Umhüllung aus Nickelgaze verpackt und nochmals mit etwa 21/2 t nachgepreßt wurden. Derartige Preßelektroden für Kleinakkumulatoren sind in der Herstellung sehr teuer und erreichen in der Zelle keinen befriedigenden elektrischen Wirkungsgrad. Außerdem ist der innere Widerstand der damit bestückten Zellen sehr hoch, wodurch eine kurzzeitige Entnahme hoher Stromstärken ausscheidet. Die Elektroden quellen ferner nach mehreren Lade- und Entladezyklen auf, und die gepreßte aktive Masse einschließlich des Leitfähigkeitszusatzes tritt durch die Nickelgazeumhüllung hindurch, wobei elektrische Feinschlüsse hervorgerufen werden. Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man bereits Preßelektroden durch Sinterelektroden ersetzt. Grundsätzlich besitzt das Sintermaterial bei großer Oberfläche günstige elektrische Eigenschaften. Ein wirtschaftliches Herstellungsverfahren für derartige Sinterelektroden war jedoch bisher nicht bekannt. Da man bei Sinterelektroden auf Nickelbasis für die bekannten Sinterprozesse nur das einen höheren Preis als andere Nickelpulverarten aufweisende Carbonylnickelpulver verwenden kann, ergab sich bereits beim Ausgangsstoff eine erhebliche Kostenbelastung.
  • Nach einem bekannten Verfahren wird das Carbonylnickelpulver auf einer Trägerunterlage in einer entsprechenden Form aufgerüttelt bzw. aufgepreßt. Die so vorbereiteten Träger werden dann in einem Sinterofen unter Schutzgas in verschiedenen Temperaturstufen gesintert. Der Sinterprozeß nimmt etwa 11/2 bis 2 Stunden in Anspruch und erreicht in der Endstufe Temperaturen von etwa 1000° C. Nach dem Sintern müssen die so hergestellten Sinterelektroden ebenfalls unter Schutzgasatmosphäre abgekühlt werden. Ein solcher Fertigungsprozeß erfordert hohe Investitionskosten, besonders hinsichtlich der Sinteröfen mit Schutzgasatmosphäre, und liefert außerdem kein völlig zufriedenstellendes Erzeugnis. Wenn die Elektroden bei den bisherigen Herstellungsverfahren gut durchgesintert sind, ergibt sich ein zu geringes Porenvolumen, und beim Imprägnieren lagert sich die aktive Substanz nur an den Außenschichten der Sinterplatten an, wodurch der elektrische Wirkungsgrad sehr gering wird. Erreicht man dagegen im Sinterprozeß ein genügend großes Porenvolumen, so bilden sich nach einigen Lade- und Entladezyklen vor allem an den als Anode verwendeten Sinterelektroden Blasen, welche den Zerfall des Elektrodenwerkstoffes herbeiführen.
  • Bei der Herstellung von Lagermetallen ist bereits ein Sinterverfahren bekanntgeworden, bei dem die Metalle in feinverteiltem Zustand mit einem verflüchtigbaren organischen Stoff, z. B. Salicylsäure, innig gemischt werden, wobei die Mischung in Formen gepreßt und auf genügende Temperaturen erhitzt wird, um den verflütigbaren Stoff auszutreiben und ein Legieren der Metalle zu veranlassen. Auch bei der Herstellung von Elektroden für Akkumulatoren sind bereits flüchtige Zusatzstoffe auf der Grundlage der Ammoniumsalze, wie Ammoniumhydrokarbonat, verwendet worden, um die Bildung einer porösen Struktur zu begünstigen. Es hat sich gezeigt, daß durch eine spezielle Auswahl der Zusatzstoffe überraschende Steigerungen hinsichtlich der Elektrodenkapazität erreichbar sind. Die technische Entwicklung fordert mit der Anwendung der Kleinakkumulatoren in den verschiedensten Geräten Hochleistungszellen, welche bei geringem elektrischem Innenwiderstand extreme Kapazitätswerte erreichen, und es ist daher erforderlich, Herstellungsverfahren für Sintermaterialien aufzufinden, die wirtschaftlich mit gleichmäßig hohem Porenvolumen und ohne spezielle Schutzgassinteröfen ausgeführt werden können.
  • Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, die angegebenen Nachteile zu überwinden und in einem Herstellungsverfähren ein poröses Sintermaterial für Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis zu schaffen, welches eine gleichmäßige Verteilung des Porenvolumens aufweist. Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß dem Ausgangsstoff neben einem an sich bekannten Treibmittel, vorzugsweise Ammoniumhydrokarbonat, in geringem Anteil ein Alkalimetallhydrid zugesetzt ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren--wird demnach der Ausgangsstoff mit einer oder mehreren Substanzen als Zusatzstoff vermischt, die beim Sinterprozeß eine ähnliche Treib- und Lockerungswirkung hervorrufen, wie die-bekannten Backhilfsmittel beim Backvorgang von Nahrungsmitteln.
  • Durch das neuartige Sinterverfahren -wird ein erheblicher technischer Fortschritt erzielt, welcher sich außer in einer einstellbaren, gleichmäßigen Porosität des Sintermaterials auch in einer sehr wesentlichen Verkürzung der Behandlungszeit ausdrückt, wobei eine mehrstufige Temperaturbehandlung im allgemeinen nicht erforderlich ist. Während bisher zur Herstellung des Sinterwerkstoffes 11/2 bis 2 Stunden benötigt wurden, lassen sich nunmehr vorteilhafte Sinterwerkstoffe innerhalb von 30 - bis 45 Minuten sintern. Dabei ist das beschrieben- Verfahren hinsichtlich der Eigenschaften des Endproduktes relativ unempfindlich gegen Überschreitungen und Unterschreitungen der vorgegebenen Sinterzeit, die bei den bisher bekannten Verfahren sehr genau eingehalten werden mußte. Das, $interverfahren kann außerdem mit normalem Nickelpulver ausgeführt werden, an Stelle des teueren Corbonylnickelpulvers, wodurch sich eine erhebliche -Kostensenkung ergibt. Bei den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, daß Akkumulatorelektroden aus den angebenen Sinterwerkstoffen eine gegenüber Preßplattenelektroden erheblich gesteigerte Kapazität aufweisen. Bei einer bekannten Ausführungsform eines Kleinakkumulators (Knopfzelle)-betrug die Kapazitätssteigerung zwischen Preßplattenelektroden_ (225 mAh) und Sinterelektroden (300 Ah) etwa 30 0/0.
  • Man kann dabei -durch die Auswahl und mengenmäßige Bestimmung, des Zusatzstoffes das Porenvolumen im fertigen- Sintermaterial genau festlegen und erzielt gleichmäßige Sinterwerkstoffe mit einem Porenvolumen bis etwa 8511/o.
  • In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung zur Herstellung- kleiner Sinterteile können die Formlinge in Ausnehmurigen einer Trägerplatte eingelegt werden, welche durch eine Deckelplatte verschlossen werden. Die Einheit aus Trägerplatte und Deckelplatte wird dann in einen Sinterofen ohne Schutzgasatmosphäre, eingesetzt. Dabei kann die Trägerplatte und/oder die Deckelplatte aus einem Werkstoff bestehen,-Jer wenigstens zum überwiegenden Teil Kohlenstoff. enthält. Eine besondere Abdichtung zwischen Trägerplatte und Deckelplatte ist im allgemeinen nichterforderlich.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens bei der Herstellung von metallischen Sinterelektroden auf Nickelbasis in den Abmessungen 74 - 40 - 3 mm zahlenmäßig erläutert: Zunächst werden 60 Gewichtsteile Nickelpulver, 32 Gewichtsteile Pulver, 3 Gewichtsteile Cadmium-Oxyd-Pulver (zur Herstellung der negativen Elektrode, fehlt bei der positiven Elektrode) und 5 Gewichtsteile Lithiumhydrid mittels eines Rührwerks vermischt. 23 g des fertigen Gemisches werden dann in entsprechende Formen, in die vorher ein perforiertes Nickelblech oder ein Nickeldrahtgewebe als stützender Innenteil der fertigen Platte eingelegt wurde (nur erforderlich bei größeren Plattenabmessungen!) eingerüttelt und vorgepreßt. Der Preßdruck soll dabei mindestens 2000 kg/cm2 betragen. Es erscheint für die Stabilität der Sinterelektroden vorteilhaft, wenn dabei eine hydraulische Presse eingesetzt wird. Die so gewonnen Formlinge werden nun in entsprechende Ausnehmungen einer eisernen Trägerplatte gelegt, die vorher mit einer flüssigen Graphitsuspension bestrichen wurde. Eine eiserne Deckelplatte dient als Abdeckung, wobei keine besondere Abdichtung zwischen der Trägerplatte und der Deckelplatte vorgesehen ist.
  • Die Einheit aus Trägerplatte und Deckelplatte mit den eingeschlossenen Formlingen wird dann 30 Minuten bei einer Temperatur von 950° C gesintert. Hierfür eignet sich besonders ein sogenannter Glühdurchlaufofen. Darauf werden die Einheiten aus dem Ofen herausgenommen und auf etwa 50 bis 70° C abgekühlt. Anschließend kann man die Deckelplatte abnehmen und die Sinterelektroden im Rohzustand herausnehmen.
  • Das poröse Elektrodengerüst ist nun in bekannter Weise mit der aktiven Masse zu tränken. Hierzu werden die positiven Sinterelektroden etwa 1 Stunde bei 95° C in einer mit einer Dichte von 1,7° Be unter Vakuum getränkt. ES folgt eine Trocknung bei 95° C in einem Trockenofen mit Luftumwälzung. Daran anschließend werden die Sinterelektroden 1 Stunde bei einer Temperatur von 75° C in Kalilauge mit einer Dichte von 1,3° B6 gelegt. Die Sinterelektroden sind dann in destilliertem Wasser bei einer Temperatur von etwa 80 bis 90° C auszuwaschen und etwa 1 Stunde bei 95° C zu trocknen.
  • Die Tränkung der negativen Elektroden erfolgt in der gleichen Weise, jedoch in Cd(N03)2-Lösung. In der Praxis werden die Imprägniervorgänge mehrfach wiederholt, wobei die Sinterelektroden nach der letzten Trocknung in bekannter Weise entkarbonatisiert und in die Gehäuse eingebaut werden können. Die Aktivierung der Elektroden kann in bekannter Weise elektrolytisch erfolgen, wobei die positiven Sinterelektroden als Kathode in einer einmolaren Ni(N03)2 Lösung gegen eine Anode aus Nickelblech 14 Stunden mit 750 mA, d. h: mit einer spezifischen Strombelastung von etwa 25 mA/cm2 belastet werden. Die negativen Elektroden werden ebenfalls 14 Stunden in gleicher Weise, jedoch gegen eine Graphitanode, belastet und befinden sich dabei in einer Cd(N03)2 Lösung. Daran anschließend werden die beiden Elektrodensorten getrocknet und in bekannter Weise nach der Entkarbonatisierung in entsprechende Gehäuse eingebaut.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von porösem Sintermaterial für Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis, wobei der Ausgangsstoff des Sinterprozesses unter Zugabe eines die Porenbildung begünstigenden Treibmittels zu einem Formling gepreßt und dann einem thermischen Sinterprozeß unterworfen wird, in dem das gas- oder dampfbildende Treibmittel die Bildung einer porösen Struktur begünstigt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangsstoff neben einem an sich bekannten Treibmittel, vorzugsweise Ammoniumhydrokarbonat, in geringem Anteil ein Alkalimetallhydrid zugesetzt ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff Lithiumhydrid ist.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung kleinerer Sinterteile die Formlinge in Ausnehmungen einer Trägerplatte mit der Deckelplatte als Einheit in einem Glühofen einsetzbar sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte und/oder die Deckelplatte aus einem Werkstoff bestehen, der wenigstens zum überwiegenden Teil Kohlenstoff enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 432 063, 583 869, 666 010, 958 338.
DEW38265A 1964-12-30 1964-12-30 Verfahren zur Herstellung von poroesem Sintermaterial fuer Akkumulatorenplatten auf Nickelbasis Pending DE1266844B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2912272A1 (de) * 1978-03-30 1979-10-11 Jungner Ab Nife Hochporoese elektrodenkoerper fuer elektrische akkumulatoren und verfahren zu deren herstellung
DE19726961C1 (de) * 1997-06-25 1998-11-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper aus Metall, Keramik oder Kompositwerkstoffen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE432063C (de) * 1923-01-19 1926-07-24 Gen Motors Res Corp Verfahren zur Herstellung von Metallteilen
DE583869C (de) * 1929-02-23 1933-09-11 I G Farbenindustrie Akt Ges Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer Akkumulatoren durch Druck- und bzw. oder Waermebehandlung von zweckmaessig aus Metallcarbonyl gewonnenen Metallpulvern
DE666010C (de) * 1935-01-23 1938-10-10 Accumulatoren Fabrik Akt Ges Verfahren zur Herstellung von poroesen, geformten Metallstuecken
DE958338C (de) * 1950-10-19 1957-02-14 Dr H C Hans Vogt Verfahren zur Herstellung von Sintergeruestelektroden galvanischer Primaer- oder Sekundaerelemente

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE432063C (de) * 1923-01-19 1926-07-24 Gen Motors Res Corp Verfahren zur Herstellung von Metallteilen
DE583869C (de) * 1929-02-23 1933-09-11 I G Farbenindustrie Akt Ges Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer Akkumulatoren durch Druck- und bzw. oder Waermebehandlung von zweckmaessig aus Metallcarbonyl gewonnenen Metallpulvern
DE666010C (de) * 1935-01-23 1938-10-10 Accumulatoren Fabrik Akt Ges Verfahren zur Herstellung von poroesen, geformten Metallstuecken
DE958338C (de) * 1950-10-19 1957-02-14 Dr H C Hans Vogt Verfahren zur Herstellung von Sintergeruestelektroden galvanischer Primaer- oder Sekundaerelemente

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2912272A1 (de) * 1978-03-30 1979-10-11 Jungner Ab Nife Hochporoese elektrodenkoerper fuer elektrische akkumulatoren und verfahren zu deren herstellung
DE19726961C1 (de) * 1997-06-25 1998-11-26 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper aus Metall, Keramik oder Kompositwerkstoffen

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