DE1471763A1 - Verfahren zur Herstellung von Elektroden fuer alkalische Akkumulatoren - Google Patents

Description

• Verfahren zur. Herstellung von Elektroden für alkalische Akkumulatoren Alkalische Akkumulatoren mit Elektroden, die aus einem elektrochemisch inaktiven porösen Gerüst bestehen, in dessen Poren die aktive Masse eingelagert ist, haben auf Spezialgebieten verbreitete Anwendung gefundene Für die positiven Elektroden dieser Akkumulatoren verwendet man durch Sintern von Nickelpulver erhaltene poröse Platten. Die elektrochemisch aktive Masse in den Poren besteht im wesentlichen aus Nickelhydroxyd, die über den ganzen Querschnitt der Platte möglichst gleichmäßig verteilt sein soll. Nach dem bisher gebräuchlichen Tränkungsverfahren wird die Masse in die Poren dadurch eingebracht, daß man das GerUst mit einer konzentrierten Nickelsalzlösung tränkt und das Nickel mit Alkalilauge als Nickelhydroxyd ausfällt, mit Wasser auswäscht und trocknet. Dieses Verfahren ist jedoch langwierig und umständlich durchzuführen, da diese Arbeitsgänge mehrmals wiederholt werden müssen, um den Elektroden eine ausreichende Kapazität zu verleihen.
• In neuerer Zeit ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem das metallische Elektrodengerüst selbst zur Bildung der aktiven Masse nutzbar gemacht wird, wobei man also auf die Zufuhr von Nickelnitratlösung von außen nicht mehr angewiesen ist. Bei diesem Verfahren läßt man auf das Elektrodengerüst das Salz eines schwach basischen Metalles in wässeriger Lösung und anschließend das Hydroxyd eines Alkalimetalles in wässeriger Lösung einwirken. Anschließend wäscht man das Gerüst mit Wasser aus. Als besonders geeignet für die Behandlung des Elektrodengerüstes hat sich eine konzentrierte Aluminiumnitratlösung erwiesen. Die bei der Einwirkung einer solchen Lösung auf das Gerüst gebildeten baEischen Aluminiumverbindungen werden durch die anschließende Behandlung mit Alkalilaugen wieder weitgehend ausgewaschen. Bei diesem Verfahren erzielt man schon bei einer einmaligen Behandlung des Elektrodengerüstes Kapazitäten, die vergleichbar sind mit der Kapazität einer gleichartigen Elektrode, die nach dem oben beschriebenen Verfahren viermal mit Nickelnitratlösung getränkt worden ist. Es wurde nun gefunden, daß man bei der Aktivierung des Elektrodengerüstes durch Einwirkung einer Aluminiumnitratlösung und anschließendem Auswaschen mit wässerigen Lösungen von Hydroxy- den eines Alkalimetalles bessere Ergebnisse erzielt, wenn man die Aluminiumnitratlösung in einer mit Wasserdampf gesättig- ten Atmosphäre auf das Blektrodengerüst einwirken läßt.
• Das Elektrodengerüst wird in eine möglichst konzentrierte Aluminiumnitratlösung eingetaucht und etwa 2 bis 5 Minuten in dieser.. Lösung belassen. Anschließend wird das Gerüst aus der Lösung entfernt urd überschüssige Lösung abtropfen ge- lassen. Man läßt nun die Aluminiumnitratlösung in einer mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre auf das Elektrodengerüat einwirken, wobei man zweckmäßig gegenüber Raumtemperatur erhöhte Temperaturen einstellt, z.B. von etwa 50 bis 1000C. Die Einwirkungsdauer hängt von der gewählten Temperatur ab

  und kann etwa 1 bis 2 Stunden

  ®an das Gerüst etwa 1/2 Stunde lang 'in eine :°=-: @r;äs

  Lösung eines Alkaiihydroaydes, wäscht das Gerbst dann mit Wasser aus und trocknet.
• .Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei einer einmaligen Behandlung etwa 1/3 des ursprünglich im Gerüst enthaltenen Metallen abgebaut und in Nickelaluminat übergeführt. Bei der Entladung der erfindungsgemäß hergestellten Elektroden erhält man Potentiale, die um 50 mV höher liegen als die Potentiale von Elektroden, in die die aktive Masse durch Tränken mit Nickelnitratlösung und anschließende Ausfällung des Nickels als Nickelhydroayd durch Behandeln mit wässeri- gen Lösungen von Alkalilaugen oder durch einfache Behandlung mit Aluminiumnitrat in einer nicht mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre eingebracht worden ist. Die Kapazität der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Elektro-den liegt bei etwa 0,38 bis 0,40 Ah/g Ni(OH)2 und hängt ab von der Menge des in der Elektrode in Form von Nickelaluminat enthaltenen Aluminiums. Demgegenüber erreicht die Kapazität von nach den bisher bekannten Verfahren aktivierten Elektroden pro g Ni(OH)2 einen Wert von nur etwa 0,288 Ah. Diese Verhältnisse werden durch die folgenden Tabellen näher veranschaulichte

  Erzeugung der aktiven Gehalt der aktiven Ah/g Ni(OH) 2

  Masse durch Masse an Aluminium

  berechnet als

  A1(OH)3

  Imprägnierung mit 0 0,29

  Nickelnitratlösung

  Einwirkung einer 14 0,33.+

  Aluminiumnitratlösunk_

  in einer mit Wasser- 1" . "' 0,35

  +

  dampf gesät * ;rren 2'r +

  0

  A tmcsphärA . @+0

  Diese Wer*- auf Ä g Ni;OH)2.

  In der foi-genden ,abe;ie sind die Spannungen von zur Hälfte

  entladenen Akkumulatoren wiedergegeben, wobei die Entladung

  jeweils bei eine, Lrittladestrom.--ztärk eztärke erstsprechend 1/5 der

  st.

  Erzeugung der aktiven Gehalt der aktiven Spannung des

  Masse durch Masse an Aluminium Akkumulators

  berechnet als

  Al(OH) 3 in %

  Imprägnierung mit 0 1,20

  Nickelnitrat

  Einwirkung einer 1594 1,25

  Aluminiumnitratlösung

  in einer mit Wasser- 16,6 1,25

  dampf gesättigten . 18,6 1,25

  Atmosphäre

  Beispiel Eine durch Sintern von Carbonylnickelpulver hergestellte poröse Platte mit einer aktiven Oberfläche von 40 cm2 und einer Dicke von 0,9 mm wird 2 Minuten lang in eine auf 70 bis 800C erwärmte Lösung getaucht, die auf einen Teil Wasser 3 Teile kristallisiertes Aluminiumnitrat enthält. Nach dem Abtropfen der überschüssigen Lösung läßt man die Aluminiumnitratlösung etwa l 1/2 bis 2 Stunden in reiner, mit Wasser- dampf gesättigter 75 bis 800C warmer Atmosphäre auf die Platte einwirken. Nach der Trocknung der Platte wird diese 30 Minuten lang in eine 80°C warme, 25 %ige wässerige Kaliumhydroxydlösung getaucht, dann gewaschen und getrocknet. Die aktive Masse, die durch Abbau von 35 bis 40 % des Nickel- gehaltes der Platte entstanden ist, enthält etwa 10 % Aluminium, berechnet als A1(OH)3. Die Platte besitzt eine Kapazität von etwa 1,5 Ah.
• In der Figur ist der Verlauf der Entladungskurven von Akkumulatoren dargestellt, deren positive Elektrode einmal nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aktiviert worden ist und die nach zweimaliger Behandlung mit einer Aluminiumnitratlösung in einer mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre als aktive Masse Nickelaluminat enthält, deren Ni(OH)2-Gehalt etwa 4 g entspricht. Die andere Platte, deren Entladungskurven gestrichelt dargestellt sind, ist durch sechsmaliges Tränken mit einer Nickelnitratlösung aktiviert worden. In der Figur wird der Verlauf der Entladungskurven bei einer Entladestromstärke (in Ampere), die 1/5 (entsprechend den Kurven A und C) bzw. der einfachen Kapazität (entsprechend den Kurven B und D) (in Amperestunden) erbpricht, dargestellt.
• Aus der Figur ist zu entnehmen, daß die Entladespannung eines mit den erfindungsgemäß aktivierten Elektroden ausgerüsteten Akkumulators um etwa 60 mV über derjenigen eines Akkumulators liegt,dessen positive Elektroden nach dem üblichen Tränkungsverfahren mit einer Nickelnitratlösung aktiviert worden sind. Die Kapazität bezogen auf 1 g Ni(OH)2 beträgt bei den erfin-dungsgemäßen Elektroden Amperestunden und bei den bekannten Elektroden Amperestunden.

Claims (1)

1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Elektroden für alkalische Akkumulatoren, die aus einem gegenüber dem Elektrolyten inaktiven, porösen, mindestens teilweise metallischen ElektrodengerUst und aktiver Masse aus oxydisehen Verbindungen bestehen, die aus dem metallischen Blektrodengerüst durch Einwirkung einer wässerigen Lösung von Aluminiumnitrat und anschließende Einwirkung einer wäeserigen Lösung eines Alkali- metallhydroxydes hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet» daB man die Aluminiumnitratlösung in einer mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre auf das Blektrodengerüst einwirken last.