DE1496255C - Verfahren zur kontinuierlichen Her stellung gesinterter metallischer Platten fur alkalische Akkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung gesinterter metallischer Platten für alkalische Akkumulatoren aus porösen gesinterten Streifen.

Die nichtkontinuierlichen Verfahren können hierbei als nicht genügend wirtschaftlich außer Betracht gelassen werden.

In der Praxis ist es indessen von sehr großer Bedeutung, in einer wirksamen Art sehr robuste. Platten herstellen zu können, die eine Stärke von 2 bis 3 mm aufweisen. Mittels derartiger Platten wäre man in der Lage, bedeutend besser den Bereich an Platten für alkalische Akkumulatorenbatterien von großer Kapazität, insbesondere für Starter-, Zugmaschinen- und Telefon-Zwecke zu decken als mit Akkumulatoren-Batterien, die Platten mit einer Packung aufweisen, da die Platten, die eine Stärke von 3 mm besitzen, stets einen so niedrigen inneren Widerstand aufweisen, daß eben die Forderungen, die die Auflade- und Entlade-Charakteristiken für Telefonbatterien betreffen, gut befriedigt werden können, was mit sehr dünnen Platten, die kleine Packungen bilden, nicht möglich ist. Darüber hinaus können mit diesen dickeren Platten mehr kompakte Batterien von einer größtmöglichen Festigkeit hergestellt werden.

Die Erfindung ist somit auf die Herstellung gesinterter Platten nach einem kontinuierlichen Verfahren und in einer sehr wirksamen Art, die eine Stärke von 1,5 bis 4 mm aufweisen, gerichtet.

Es ist ein kontinuierliches Verfahren zum Herstellen von Platten für Akkumulatoren bekanntgeworden (französisches Patent 1 192 182), bei dem • ein biegsames Förderband verwendet wird, das aus einem nichtporösen Papier mit hoher Zerreiß festigkeit besteht. Sinterbare Metallteilchen werden hierbei auf ein Streckmetallband aufgetragen und werden mittels Walzen in dieses Streckmetallband eingepreßt, wonach das Papier entfernt wird. Es ergibt sich bei diesem Verfahren der Nachteil, daß der Druck, der auf das Papierband ausgeübt wird, zu einer Asymmetrie des Aufbaues führt, wodurch bei dem nachfolgenden Sintervorgang Unterschiede in der Oberfläche auf jeder Seite des Streifengitters entstehen, da beide Seiten nicht die gleiche Behandlung erfahren haben.

Demgegenüber stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, das diesen Nachteil nicht aufweist und mit dem ein symmetrisches zweiseitiges Einwalzen auf eine neuartige und vorteilhafte Weise durchgeführt wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein aus Nickel auf elektrolytischem Wege hergestellter Gitterstreifen durch Streckung zu einem Streckmetall-, streifen verformt wird und dann auf ihn wiederum Nickel auf clektrolytischem Wege abgelagert wird und daß dieser so hergestellte Streckmetallstreifen in an sich bekannter Weise symmetrisch senkrecht durch den Walzspalt eines Druckwalzenpaares geführt wird, deren Walzballen einen Abstand voncinander besitzen, der bekannterweise größer als die Stärke des Streckmetalls ist und daß in diesem Spalt beiderseits das Metallpulver in und an das Streckmetall gewalzt wird und der gewalzte Streifen anschließend gesintert wird. 6g

Beim Verfahren gemäß der Erfindung, wobei der poröse .Streifen von gleichmäßiger Stärke durch Walzen criiiillcn v/iid, wird dieser weiter mittels profilierter Walzen entlang der Längs- und der Querkanten verdichtet, mit denen die Platten von dem Streifen später abgeschert werden sollen. Ferner werden mittels der profilierten Walzen Übergangsbereiche zwischen den weiter -verfestigten Randteilen und den Streifenteilen von größerer Stärke des vorgewalzten Streifens gebildet, die eine Neigung von maximal 30° mit Bezug auf die Hauptfläche des Streifens aufweisen. An den Seitenteilen sind die Übergangsbereiche mit abgerundeten Teilen in den Ecken zwischen den zusammentreffenden geneigten Kantenseiten begrenzt.

Entsprechend einem weiteren Merkmal gemäß der vorliegenden Erfindung wird, um eine Plattenstärke von 1,5 bis 4 mm zu erhalten, von einem Gitterstreifen eines Streckmetalls Gebrauch gemacht, dessen Maschenbreite 1,5 bis 3 mm, die Stärke des Materials 0,2 bis 0,5 mm und die Stärke der Streckung 0,75 bis 1,5 mm beträgt.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform des obenerwähnten Verfahrens wird zur Verfestigung zwischen den Walzen ein trockenes Carbonyl-Nickel-Pulver eingeführt, wodurch ein poröser Streifen von genügender Festigkeit hergestellt wird, der durch einen Sinterofen hindurchgeleitet wird. Ein Gitterstreifen aus Nickel-Streckmetall, der auf elektrolytischem Wege hergestellt ist, dessen Maschenweite 1,5 bis 3 mm beträgt, wird vorhergehend durch Streckung zu einem Streifen deformiert, der Teile aufweist, die sich über seine Ebene erstrecken, und hierauf wird wiederum Nickel auf elektrolytischem Wege wieder abgelagert. Der auf diese Weise behandelte Streifen bildet daraufhin einen Kern der verstärkten Kanten der Platte und der Verbindungs-. vorsprünge. Gleichzeitig wird bei dem obenerwähnten Streifen die Kontraktion während der Sinterung derart vermindert, daß ein Maximum an Porositäten von 85 ⁰Zo und eine Plattenstärke von 4 mm erreicht wird.

Für eine Plattenstärke, die sich von 1,5 bis 4 mm verändert, ändert sich die Stärke des Materials des Streckmetalls zwischen 0,2 und 0,5 mm, während die sogenannte »Stärke der Streckung« in der gleichen Zeit sich zwischen 0,75 und 2,5 mm ändert. Als »Stärke der Streckung« wird die gesamte Stärke des deformierten Gitterstreifens nach der Streckung bezeichnet, wobei bei diesem Arbeitsvorgang gewisse Teile des Gitters aus der Streifenoberfläche auf Grund der auftretenden Deformation herausragen. Die Stärke der Streckung erscheint immer etwas kleiner als die gewünschte Stärke des Sinterstreifens bzw. der Platten, die von dem Streifen abgeschert werden.

Der Streifen von Streckmetall wird symmetrisch zwischen Druckwalzen derart durchgeleitet, daß der Streifen die Walzen nicht berührt. Das kann in einfacher Weise mittels eines Paares von Führungswalzen über und unter den Druckwalzen bewerkstelligt werden.

Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es auf diese Weise möglich, in einem kontinuierlichen Verfahren, mit Einbringen von Trockenmetallpulver, bedeutend dickere Platten auszuwalzen, als es bis jetzt möglich war, indem der Kern des kontinuierlichen Streifens, von dem die Akkumulatorcnplatten im letzten Arbeitsgang abgeschert werden, seine Festigkeit durch ein Auswalzen des Gitterstreifens vom Streckmetall erhält, wodurch außerdem infolge der Anwesenheit dieses Gitterstrei-

fens ein Aufspalten und Rißbildung sowie andere unerwünschte Kontraktionswirkungen während der Sinterung verhindert werden.

Nachdem der poröse kontinuierliche Streifen mit dem darin enthaltenen Gitterstreifen aus Streckmetall 5 in der oben beschriebenen Art ausgewalzt wurde, wird dieser Streifen durch ein zweites Paar von gehärteten Druckwalzen hindurchgeleitet, die die Seitenkanten des Streifens über eine Breite von 2 bis 5 mm bei einem Druck von mindestens '2500 kg/cm² zu einer kompakten Masse zusammenpressen. Um hierbei Risse in den Ubergangszonen vom porösen Streifenmaterial zum kompakten Streifenmaterial zu vermeiden, müssen Übergänge mit einem Winkel von maximal 30° in bezug auf die Grundfläche des Streifens und mit leicht abgerundeten Kehlungen in den Ecken ausgebildet werden. Die Seiten der nachgeschalteten Druckwalzen haben hierbei die Gestalt von Schneidwalzen, so daß beim Pressen der kompakten Kantenteile das Material, das möglicherweise seitlich herausgepreßt werden könnte, direkt abgeschnitten wird, wodurch ein fortlaufender Streifen von gleichmäßiger genauer Breite und flachen Flächen an den Seiten erhalten wird.

Um feste zwischenliegende Kanten bei den Platten, die gesintert werden sollen, zu erhalten, die von dem fortlaufenden Streifen abgeschert werden sollen, wobei die Zwischenkanten niedriger als die obere Seite der Platten sein sollen, ist jede der letztgenannten Druckwalzen zusätzlich mit einem oder mehreren querlaufenden Vorsprüngen versehen, die das Material in den querlaufenden Zonen des Streifens zusammenpressen. Die Vorsprünge haben eine Breite von beispielsweise 20 mm in derselben Art, die vorstehend in Verbindung mit den Seitenkanten beschrieben wurde. Auf diese Weise sind die Lan- , gen der Platten, die aus dem fortlaufenden Streifen abgeschert werden sollen, in 1, Y₂, ^l/$ usw. Teilen des Umfanges der Druckwalzen unterteilt.

Nachdem die Sinterung durchgeführt wurde, werden die Platten an den Stellen der kompakten querverlaufenden Streifen von dem fortlaufenden Streifen abgeschnitten.

Der Gitterstreifen aus Streckmetall besteht vorzugsweise aus Nickel und wird mittels eines elektrogalvanischen Verfahrens hergestellt. Zunächst wird eine nur 50 ,um dicke, mit feinen Schlitzen versehene Folie hergestellt. Diese Folie wird kontinuierlich von der Kathodenwalze abgezogen, anschließend gestreckt und darauf sofort nachvernickelt unter Bedingungen, die eine so rauh wie mögliche Oberfläche ergeben. Das Vernickeln nach dem Strecken fixiert die gestreckte Struktur des Gitters, die später nicht mehr verzerrt werden kann.

Das elektrogalvanisch abgelagerte Nickel verbindet sich während der Sinterung auf Grund seines besonderen kristallinischen Gefüges sehr gut mit dem Nickelpulver.

•Außerdem wird vorzugsweise von reinem Nickel Gebrauch gemacht, um die Möglichkeit zu haben, die gesinterte Platte nachher mit dem erforderlichen schwarzen Nickelhydroxid NiO (OH) X H₂O durch elektrochemische Oxydation des Sinterkörpers zu überdecken, ohne daß Fe(III)-Hydroxid entsteht, das für die positive Nickel-Oxidplatte außerordent-Hch schädlich ist, was sonst bei Benutzung von vernickeltem Eisen-Streckmetall oder Drahtnetzgewebe der Fall sein würde.

Schließlich hat die Benutzung von reinem Nickel den Vorteil, daß das Material der positiven Platte der Batterie, nachdem es unbrauchbar geworden ist, nachträglich zu reinen Nickelsalzen aufgearbeitet werden kann, indem es beispielsweise in Salpetersäure aufgelöst wird, ohne daß es erforderlich wäre, noch einen Reinigungsprozeß einzuschalten, um beispielsweise das Eisen zu entfernen.

Der poröse Sinterkörper, der in der beschriebenen Art erhalten wird, kann selbstverständlich auch in einer ähnlichen Art bei der Herstellung der negativen Platten von Alkali-Batterien benutzt werden. In diesem Falle kann man anstatt Nickelpulver auch Kupferpulver oder ein Pulver von einer Kupferlegierung mit Nickel oder ein Gemisch von Kupfer- und Nickelpulver, das einen Nickelgehalt von ²/h mol (etwa 23 %) enthält, verwenden, wodurch das Medium des alkalischen Akkumulators bei Polwechsel ein Optimum an Widerstand gegen Korrosion mit einem relativ niedrigen Nickelgehalt erhält. Für diese Platten kann auch Nickel-Eisen-Pulver verwendet werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung gesinterter metallischer Platten für alkalische Akkumulatoren von 1,5 bis 4 mm Stärke durch Walzen eines porösen Streifens aus trockenem Metallpulver und anschließender Sinterung unter Verwendung eines Streckmetalls als Einlage, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Nikkei auf elektrolytischem Weg hergestellter Gitterstreifen durch Streckung zu einem Streckmetallstreifen verformt wird und dann auf ihn wiederum Nickel auf elektrolytischem Weg abgelagert wird und daß dieser so hergestellte Streckmetallstreifen in an sich bekannter Weise symmetrisch senkrecht durch den Walzspalt eines Druckwalzenpaares geführt wird, deren Walzballen einen Abstand voneinander besitzen, der bekannter Weise größer als die Stärke des Streckmetalls ist und daß in diesem Spalt beiderseits das Metallpulver in und an das Streckmetall gewalzt wird und der gewalzte Streifen anschließend gesintert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streckmetallstreifen eine Maschenweite von 1,5 bis 3 mm besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem nach dem Aufbringen des Metallpulver mittels profilierter Walzen eine Verfestigung der gewünschten Längs- und Querkanten herbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Walzuhg mit profilierten Walzen mit einem Druck von mindestens 2500 kg/cm² vorgenommen wird, wobei die von den Profilwalzen betroffenen Zonen in bekannter Weise eine Neigung von höchstens 3O°/o in bezug auf die Hauptebene des Streifens aufweisen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das symmetrische senkrechte Einführen des Streckmetallstreifens mittels entsprechender Führungswaizen erfolgt.