DE1671758A1 - Verfahren zum Herstellen eines Separators fuer alkalische Akkumulatoren - Google Patents

Description

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Friemann & Wolf G.m.b.H., Duisburg, Meidericher Str. 6-8

Verfahren zum Herstellen eines Separators für alkalische Akkumulatoren

Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Separators für alkalische Akkumulatoren durch elektro- . chemische Ablagerung eines Erdalkalihydroxyd-Überzuges auf den Elektroden, wobei zwischen einer unlöslichen Elektrode und den mit dem Separatorüberzug zu versehenden kathodisch geschalteten Elektroden eine Elektrolyse in einem Elektrolyten erfolgt, welcher die abzulagernden Erdalkallionen enthält, und hat ein besonders zweckmäßiges Verfahren zum Gegenstand, durch welches auf schnelle Weise ein gleichmäßiger Überzug hergestellt werden kann.

lieben einfachen Abstandhaltern für Akkumulatoren in Form von Papierstreifen, Papiervlies oder Kunststoffvlies finden bei alkalischen Akkumulatoren vorzugsweise semipermeable Scheider aus Cellulose oder i Polyvinylalkohol Verwendung. Diese semipermeablen Scheider haben jedoch den Nachteil, daß sie nur eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen oxydierende Einflüsse haben. Außerdem können sie in nachteiliger Weise höheren Temperaturen nicht ausgesetzt werden. Für verschiedene Verwendungszwecke, z.B. für die Raumfahrt, müssen die Akkumulatoren jedoch durch Wärmeeinwirkung von etwa 120° C sterilisiert werden.

Patentanwalt Dr. InQ. Aclcmann *

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QRiOtNAL INSPECTEO

Dies ist mit Akkumulatoren nicht möglich, welche organische Separatoren haben.

Andererseits ist bereits vorgeschlagen worden, anorganische Separatoren zu verwenden. Bekannt sind beispielsweise Separatorenfolien aus anorganischen Ionenaustauschern unter Verwendung von Zeolith o.dgl. Weiterhin wurde vorges-chlagen, die Separatoren aus anorganischen Polymeren herzustellen, die Phosphor und Zirkonium enthalten. Biese Stoffe wurden in ^ eine plattenförmige Form gebracht, wobei besondere

Trägerstoffe Verwendung finden mußten. Die Herstellung ist jedoch sehr umständlich und kostspielig. Andererseits ist der Vorschlag gemacht worden, auf den Elektroden unmittelbar einen Erdalkalihydroxyd überzug durch elektrochemische Ablagerung aufzubringen. Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt zwischen einer unlöslichen Elektrode und den mit dem Separatorüberzug zu versehenden kathodisch geschalteten Elektroden eine Elektrolyse in einem Elektrolyten, welcher die abzulagernden Erdalkaliionen enthält. Der Elektrolyt besteht aus einer Calcium- oder Magnesiumacetat-Lösung, welche mit Calciumhydroxyd gepuffert ist. Bei der Elektrolyse erfolgt an den betreffenden Elektroden eine Abscheidung von Calciumhydroxyd und gleichzeitig eine Wasserstoffabscheidung. Die an den Kathoden stattfindende Wasserstoffentwicklung stört jedoch in nachteiliger Weise ein gleichmäßiges Abscheiden des Separatormaterials auf den Elektroden. Ein

gleichmäßig haftender Überzug läßt eich deshalb 109842/0305

ait diesem Verfahren nicht herstellen ·

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde,, das Verfahren zur elektrochemischen Ablagerung eines Erdalkalihydroxyd-Überzuges auf den Elektroden derart weiterzuentwickeln, daß ein gleichmäßiger Überzug in einer kurzen Zeit erreicht werden kann·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt zusätzlich reduzierbare Ionen enthält, deren Redoxpotential positiver ist als das Abscheidungspotential der Erdalkaliionen und der Wasseratoffentwicklung und daß der pH-Wert der Lösung sauer ist, als der pH-Wert, bei dem die Erdalkalihydroxyde ausgefällt werden.

Bei diesem Verfahrenn erfolgt an der Kathode ein Wasserstoffionen-Verbrauch durch die reduzierbaren Ionen, so daß eine Wasserstoffentwicklung nicht stattfinden kann. An der Kathode erfolgt vielmehr i

eine pH-Verschiebung, die zum Ausfällen von Erdalkalihydroxyde η führt, ohne daß dabei eine störende Wasserstoffentwicklung stattfindet.

Zweckmäßig besteht der Efettrolyt aus einer Calciumnitratlösung, die mit Calciumhydroxyd auf einen pH-Wert von etwa 11,5 eingestellt ist. Bei der Elektrolyse werden die NO^-Ionen bis zu dH^-Ionen reduziert,

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wobei sie Wassers toff ionen aufnehmen· Eine Wasserst off entwicklung an der Kathode wird dabei solange nicht stattfinden, wie NCK-Ionen im Elektrolyten vorhanden sind. Gleichseitig kann die Ausfällung des Calciumhydroxydes erfolgen*

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutertt

FUr die Durchführung des Verfahrens wird als Kathode eine aus Silberpulver hergestellte Silberelektrode mit einer Porosität von etwa 5* i» verwendet. Als Anode findet eine nicht-korrodierende Elektrode z.B. aus nichtrostendem Stahl Verwendung. Der Elektrolyt setzt sich aus einer mit Caloiumhydroxyd gepufferten Calciumnitratesung zusammen. Die Konzentration beträgt beispielsweise 2oo g Calciumnitrat pro Liter. Durch Zugabe von Calciumhydroxyd stellt sich der pH-Wert auf 11,5 ein, wenn soviel zugegeben wird, daß sich ein Boden- w satz bildet.

Bei einer kathodischen Polarisation der Silberelektrode mit einer Stormdichte von 5omA/em ist nach Io Minuten die Oberfläche mit Calciumhydroxyd überzogen. Die Schicht beträgt etwa o,o2 mm. Die Ausfällung beginnt in den Poren der Silberelektrode und schreitet zur Oberfläche fort.

Dadurch, daß die Ausfällung in den Poren einsetzt,

haftet die ausgefällte Separatorschicht auf der Elektrode besonders gut. 109842/0305

Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Änderungen durchführbar, ohne daß der Rahmen
der Erfindung überschritten wird. So läßt sich beispielsweise durch Variation der Stromdichte
und der Elektrolysezeit die Dicke der Sepaiariiorschicht verändern. Auch ist es möglich, anstelle eines CaIciumhydroxydüberzüges einen solchen aus Magnesium oder einem anderen Erdalkalimetall
herzustellen.

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Claims (2)

16717S8 Patentansprüche;

1. Verfahren zum Herstellen eines Separators für alkalische Akkumulatoren durch elektrochemische Ablagerungen eines Erdalkalihydroxyd-Überzuges auf den Elektroden, wobei zwischen einer unlää-ichen Elektrode und den mit dem Separatorüberzug zu versehenden kathodisch geschalteten Elektroden eine Elektrolyse in einem Elektrolyten erfolgt, welcher die abzulagernden Erdalkaliionen enthalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt zusätzlich reduzierbare Ionen enthält, deren Redoxpotential positiver ist als das Abscheidungspotential der Erdalkaliionen und der Wasserstoffentwicklung, und daß der . pH-Wert der Lösung saurer ist als der pH-Wert, bei dem die Erflalkalihydroxyde ausgefällt werden,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt aus einer Calciumnitratlösung besteht, die mit Calciumhydroxyd auf einen pH-Wert von etwa 11,5 eingestellt ist.

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