DE1496359A1

DE1496359A1 - Verfahren zum Herstellen von Elektroden fuer elektrochemische Systeme

Info

Publication number: DE1496359A1
Application number: DE19641496359
Authority: DE
Inventors: Maurice Lang
Original assignee: Yardney International Corp
Current assignee: Yardney International Corp
Priority date: 1963-07-17
Filing date: 1964-07-03
Publication date: 1969-05-14
Also published as: AT268407B; US3272654A; GB1039194A

Description

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2!*e(eritraße 32 _Yardliey International Corp» in Hew York (USA)

Verfahren zum Herstellen von Elektroden für elektrochemische Systeme

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Elektroden für elektrochemische Systeme, insbesondere für alkalische Primär- und Sekundärzellen mit Silber/Silberoxyd-Elektroden zur Verwendung in alkalischen Batterien₀

Es ist bekannt, Batterieelektroden in Plattenform herzustellen, wobei einer flüssigkeit zwecks Herstellung einer Paste oder eines Breies eine besondere Masse zugemischt und die Paste dann auf einen Gitterträger oder eim führungsblech aufgebracht wird« Hauptsächlich wurde bei diesen bekannten Ausführungen der Gitterträger auf eine folie aus saugfähigea Material (z«jB* Papier) gelegt und darauf die Paste in die Zwischenräume des Gitters aufgebrachte Infolge der Saugfähigkeit der folie wird jedoch die flüssigkeit der Paste aufgesaugt und deren Viskosität und An-. Ziehungskraft verändert» Darüberhinaus wurde festgestellt, daß die Paste mehr dazu neigt, auf dem Papier als an dem wesentlich glatteren Metall des Gitterträgers zu haften.» Beim Abziehen des Papiers von der Platte vor der Einführung in einen Sinterofen, in welchem die Paste einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden soll, damit die Bestandteile der elektrochemisch aktiven Masse miteinander und auf dem Metallträger gebunden werden, wird die Masse oft vom

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Träger weggezogen, so daß in der Platte Unregelmäßigkeiten entstehenο Diese Schwierigkeiten verhindern daher auch die Fertigung von relativ dünnen Elektroden (d.ho solchen, welche eine Dicke zwischen etwa 0,1 bis 0_e23 am haben) oder auch von relativ langen Blatten (d_oh_o solchen, welche eine Länge in der Größe von etwa 63 »5 cm haben) ₀ Wenn jedoch die Paste mit der saugfähigen Folie in Verbindung bleiben kann, trocknet sie zu schnell, wobei sie mit der aktiven Masse zu einem losen Pulver zerkrümelt und hierdurch eine Verarbeitbarkeit verhindert, wie sie vor dem Sinterungsvorgang erforderlich istο Die vorgenanntes Schwierigkeiten werden jedoch durch Weglassen der saugfähigen Lage und deren Ersatz durch eine nicht saugfähige Unterlage nicht beseitigte Denn wenn die Platte auf einem Tisch ohne saugfähige Fläche mit der Paste gefertigt wird, führt die Abnahme der Platte mit der leicht daran haftenden Aktivmasse ebenfalls zur Bildung von Unregelmäßigkeiten an Stellen, an denen die Aktivmasse bevorzugt, auf der nichtsäugenden Schicht angezogen wirdo

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Entwicklung eines Verfahrens zum Herstellen von Elektrodenplatten für elektrochemische Systeme, wobei die vorgenannten Nachteile im wesentlichen ausgeschaltet sind«,

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die folienartige Unterlage, auf welcher die aus der Paste und dem Gitterträger geformte Platte getrocknet und gesintert wird, aus einem hitzebeständigen, nicht saugfähigen Material besteht, welches sich bei den Sintertemperaturen nicht mit der Aktivmasse verbindet«

Die neuartige folienartige Unterlage ist daher besonders geeignet, die Platten durch den Sinterofen zu führen, ohne vorher entfernt werden zu müssen, wie es bei den bekannten Unterlagen der Sail war· Die ungleichmäßigen Ergebnisse der bekannten Verfahren können erfindungs gemäß nicht mehr ^ entstehen·

Vorzugsweise besteht die folienartige Unterlage aus einer hitzebeständigen Metallfolie, welche wärmeleitend ist;, um eine gleichmäßige Erhitzung beider Oberflächen der Elektrodenplatte zu erhaltene Wenn auch alle üblichen Metallfolie^ verwendbar sind, so ist eine Folie aus einem solchen Metall zu bevorzugen, welches mit der Paste nicht reagiert und welches einen anhaftenden Oxydüberzug haben kann, der ein Festhaften der Paste an der Folie verhindert, während diese hitzebeständig ist. Der Gitterträger kann auf übliche Art. und Weise aus einem Streckmetall aus Kupfer, Silber oder einem anderen Metall bestehen, das mit der Paste verträglich ist.

Das neuartige Verfahren ist besonders zur Verarbeitung von. Metalloxyden geeignet, die mit Wasser zu einer Paste verarbeitet sind und bei höheren Temperaturen in eine zusam-

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menhängende Masse überführt werden.können· Erfindungsgemäß ist es nach diesem Verfahren möglich, relativ dünne Elektroden herzustellen, deren Dicke etwa zwischen 0,1 bis 0,23 mm, also unter dem Maß liegt, wie es mit den bekannten Verfahren erhältlich war» Zweckmäßig erhält die Aluminiumfolie eine Dicke zwischen etwa 0,05 bis O₉I mm»

Zur Herstellung von Silberelektroden wird das mit Wasser zu einer Paste vermischte Silberoxyd in einen auf der Aluminiumfolie aufliegenden, elektrisch leitenden Gitterträger bis zu einer Plattendicke von etwa 0,1 bis 0,23 mm einge- . bracht und zur Zersetzung zu Silber auf der Aluminiumfolie durch den auf etwa 480 bis 650° C aufgeheizten Sinterofen in etwa zwei Minuten hindurchgeführt· Während der Wärmebehandlung wird der Hauptteil des Wassers aus der Platte ausgetrieben, während das Silberoxyd zersetzt wird und die entstehenden Silberteilchen miteinander und mit dem Gritter zu einer zusammenhängenden Masse verbinden, welche eine große wirksame Fläche innerhalb der Zwischenräume des Gitters hat, ohne daß dabei die Aktivmasse an die Folie ge-P bunden ist·

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung näher dargestellt, und zwar zeigt:

Figur 1 in sehemätischer Darstellung eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Elektroden und

Figur 2 eine Drauf sieht auf eine erfindungsgemäß behandelte Elektxodenplatte vor dem Sintern.

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In-S¹IgUr 1 ist eine Vorratsrolle 10 einer Aluminiumfolie dargestellt, die eine Dicke von etwa O₉05 bis 0,12 mm besitzt· Diese Solle 13 führt über eine Umlenkrolle 11 auf die Oberfläche eines Arbeitstisches 12, auf den ein fortlaufender Gitterträger 16 über eine ümlenkrolle 15 von der Vorratsrolle 14 geführt wird«. Ein trichterförmiger Behälter, der mit einer Dosiervorrichtung am Mundende versehen sein kann, beinhaltet eine pastenartige Masse, die auf den Gitterträger 16 gefüllt wird« Ein Abstreifmesser 18, das quer zur Richtung des Transportes oder der Folie 13 (Pfeil 30) hin- und hergeht, stellt sicher, daß die Ablagerung der ™ elektrochemischen Aktivmasse in gleicher Höhe zu den höchsten Regionen des Gitterträgers liegt und daß die Zwischenräume des letzteren voll ausgefüllt sind«

Von dem Arbeitstisch 12 gelangt die folie 13, welche den mit der Paste gefüllten Gitterträger 16 trägt, zu einem Transportband 21, das zwischen einem Rollenpaar 19 und 20 geführt wird und das in das Innere des Sinterofens 22 ragt, der in der Zeichnung nur sohematisch dargestellt ist· Dieser Sinterofen kann auch einen Einlaß für ein Schutzgas " (Stickstoff) haben, wie es bei 23 dargestellt ist, und kann von üblicher Ausführung sein· Innerhalb des Sinterofens 22 wird das Metalloxyd zersetzt und die entstehenden.Metallteil« chen werden zusammen gesintert und mit dem Metallträger 16 verbunden . Da die so erhaltene Platte in sich zusammenhängend ist, kann die Folie 13 zur Wiederverwendung erforderlichenfalls auf eine Holle 24 gewickelt werden· Die

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fertiggestellte Platte 25 gelangt auf einen Schneidetisch. 26, an dem ein Messer 27 zum Abtrennen der Elektrodenplattenstücke 28 vom kontinuierlichen Streifen vertikal hin- und hergeführt wird« In Eigur 2 sind die Folie 13, das Gitter 16 und die elektrochemische Aktivmasse 29 im größerem Maßstab dargestellt·

Beispiel»

Mit einer Vorrichtung nach Ügur 1 oder mit Handverarbeitung und Sintern wird eine positive Elektrodenplatte für eine ladezelle hergestellt» Zwei Teile Silberoxyd «erden mit einem Teil Wasser (Gewichtsteile) zu einer Paste zusammengemischt, welche dann in die Zwischenräume eines gewalzten Metallgitters eingebracht werden, das aus Silber besteht und eine Dicke von etwa 0,15 mm hat ο Das Einbringen: der Paste geschieht auf einer Aluminiumfolie, welche etwa eine Dicke von 0,075 mm besitzt· Die Aluminiumfolie dient dann zur Überführung der pastierten Platte in den Sinterofen, in welchem diese einer Temperatur zwischen 480° C und 650° C auf die Dauer von 2 Minuten ausgesetzt wird«

Das Silberoxyd zersetzt sich dabei zu metallischem Silber· Die Teilchen werden zu einer zusammenhängenden Masse aus Aktivmetall gesintert, welche in den Zwischenräumen dee Gitters angeordnet und an dieses angeschweißt bzw· angeschmolzen sind* Die Platten haben eine hohe wirksame Oberfläche ähnlich denen von konventionellen Platten, jedoch mit einer gleichmäßigeren Oberfläche und einem gleichmäßigeren Querschnitt· Versuche ergaben, daß Aluminiumfolien in

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der Dicke zwischen 0,03 Ms 0,12 mm das beste Ergebnis erbrachten und daß dünne Platten mit einer Dicke zwischen etwa 0,1 bis 0,23 eu& nach diesem Verfahren hergestellt werden können_β

Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche änderungen durchführbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird©

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Claims

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Patentansprüche:

Verfahren zum Herstellen von Elektroden für elektrochemische Systeme, insbesondere von Silber- und Silberoxydelektroden für alkalische Akkumulatoren, bei dem eine mit einer Flüssigkeit zu einer Paste vermischte Masse, welche thermisch zur Elektrodenaktivmasse zersetz- · bar ist, in einen auf einer Unterlage aufliegenden Gitterträger eingebracht, getrocknet und gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die folienartige Unterlage aus einem hitzebeständigen, nicht saugfähigen Material besteht, welches sich bei den Sintertemperaturen nicht mit der Aktivmasse verbindetβ

2₀ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die folienartige Unterlage aus einer Ai-rnnj tHtwPqI j <a bestehtο -

3ο Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumfolie eine Dicke von 0,05 bis 0,1 mm hat«

4₀ Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß mit Wasser zu einer Paste vermischtes Silberoxyd in einen auf der Aluminiumfolie aufliegenden, elektrisch leitenden Gitterträger bis zu einer Plattendicke von etwa 0,1 IxLs 0,23 mm eingebracht und zur Zersetzung zu. Silber auf der Aluminiumfolie durch den auf etwa 480 bis 650° aufgeheizten Sinterofen in etwa zwei Minuten hindurchgeführt wird©

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