DE1812875A1 - Elektrode - Google Patents

Elektrode

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DE1812875A1 DE19681812875 DE1812875A DE1812875A1 DE 1812875 A1 DE1812875 A1 DE 1812875A1 DE 19681812875 DE19681812875 DE 19681812875 DE 1812875 A DE1812875 A DE 1812875A DE 1812875 A1 DE1812875 A1 DE 1812875A1
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Description

It 1172
SONY CORPORATION iaiaiiiBSiaaia
Tokyo / Japan
Elektrode
Die Erfindung besieht sieh auf Elektroden für Sekundärbatterien wie Alkalibildner-Batterien, insbesondere auf Elektroden, die bei der Herstellung nioht so mühsame Verfahren wie Hoehtemperatur-Sinterung erfordern und die ausgezeichnete Eigenschaften sowie niedrige Herstellungskosten besitzen.
üblicherweise werden die Elektroden für eine Niekel-Cadmium-Batterie (die eine Sekundär-Batterie b«w. eine Alkalibildner-Batterie ist) in die sogenannte Sintertyp- und Taschentyp- Elektroden unterteilt. Bei den Sintertyp-Elektroden ist das aktive Material in viele Poren einer porösen Basisplatte eingepackt, die durch Sintern von gepreßtem Carbonyl-Niokel-Pulver bei etwa 9000C während 15 Minuten hergestellt wird. Bei den Tasohentyp-Elektroden ist das aktive Material in die Taschen einer Metallbasisplatte eingepackt. In beiden Fällen werden Nickelhydroxyd Ni(OH)2 als positives aktives Material für die Anode und Cadmiumhydroxyd Cd(OH)2 als negatives aktives Material für die Kathode chemisch sedimentiert, elektrochemisch niedergeschlagen oder direkt in die Poren bzw.
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ORIGINAL INSPECTED
Taschen eingepackt j, wonach-die fttctiven Materialien duvoh eine erste Charge oxydiert. betr. vedusierfc- werden, wo-- durch das Nickelhydroxyd in. $fiekelaxyd IiO und dae -Cadmium-* Iiydroscyd An Cadmium Cd umgewandelt wird, womit die"" Hatte»'
rie hergestellt ist» ■ ' "■*
Die -Sintertyp-Elektrode benötigt .jedoch das teure Carbonyl-Niokel-Pulver und erfordert bei iej? läersteilung einen mühsamen unü. kostspieligen iloehteaiperatur-Sinterpro». sees« Die Taschentyp-Elektrode" ist in eier Entladecharak» teristik wesentlich ungünstiger als die Sinifeertyp-Elektpoie ihre elektromotorische Kraft ist naefe langer- Benutzung wesentlich niedriger»
- Erfindungsgemäß wird, ein porüsee nonwoven-Material,
da® als Basis dient, plattiert und mit positiven oder negativen aktiven Materialien beschichtet, womit die Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden werden«
Der Erfindung liegt d*uM( \r »m c*afee augpundej,- eine ßatterie«»Elektrode zu sefiaiiVm t,e einfaeh herzuatellesi ist und deren Basen aus Lelchtgcwebs-Materialien hergestellt sind.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe smgrund©9 eine Batterie-Elektrode su sehaffen, bei der das aktive Material auf leitfähige Gewebematerialien mit großer Oberfläche niedergeschlagen wird.
Durch die Erfindung soll ferner ©in Yerfahren ssur Herstellung einer Batterie-Elektrode geschaffen werden, bei dem ein aktives Material auf ein mit einer bestimmten Leitfähigkeit versehenes Grundmaterial aufgebracht wird.
. t
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^L INSPECTED
Es soll ferner eine Elektrodenbasis aus einem gewebeähnlichem Grundmaterial geschaffen werden, das das Anschweißen bzw. Anlöten von ElektrodenansohlÜssen gestattet. Schließlich soll die erfindungsgemäße Elektrode für eine Niokel-Oadmium-Batterie eine lange Lebensdauer besitzen.
Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor. Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausfflhrungsbeispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Batterie-Elektrode ;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Elektrode in zerlegtem Zustand.
Auf der einen Seite eines quadratischen Niokelgitters 1 zur Abnahme der elektrischem Leistung ist ein Anschluß 2 vorgesehen. Das Gitter 1 befindet sioh zwischen zwei Basen 3a und 3b sandwichartig angeordnet "Ue Basen 3a und 3b sind mit zahlreichen Poren versehen, in die die aktiven Materialien eingepackt sind. Erfindungsgemäß werden die Basen 3a und 3b aus alkallsioheren, gewebeähnllohen Materialien hergestellt, wie Glaspapier, Glasfiber oder sogenanntem nonwoven-Material aus Nylon, Acryl oder ähnliohen Faserstoffen. Die Basen 3a und 3b werden mit einem leitenden Metall, wie Niokel oder dergleichen, beschichtet, was durch die Bezugszeichen 4a und 1Ib angedeutet 1st. Sie werden dann mit dem Niokelgitter 1 zu einer einzigen Baueinheit verbunden. Im vorliegenden Falle sind die Basen 3a und 3b mit Nickel oder einem ähnlichen leitfähigen Material durch nichtelektrolytlsohe Plattierung beschichtet. Diese nicht-
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elektrolytisehe Plattie«iif !can'] ia bekannter leise durchgeführt werden» Beispielsweise rliü zunächst auf äer Gber°- fliehe eines nonwoven-tfaterlalee quo Nylon eine" Palladiumschicht erzeugt; nvmi ^1LsU ύαα LtsBciiielitete Msfet-rfal in ein gewöhnliches „ i^rt5clÄf L'dl^ipiiiee Nickelplattierbad eingetaucht» so daß eine Uickeloohiciit fen einigen Mikron auf der Oberfläche des Materfaloo entsteht. Die so erzeugte Nickelschicht besitssfc οίηβ geringu mechanische Festigkeit und löst sich von den »»»Ten-Material bei den folgen-= den Lacle-Ent lade -Zyklen leicht ab9 so daß das aktive Material nicht im nonwoven-Material gehalten werden kann« Um dies zu vermeiden, wird die Hickelsehicht einer elektroiytisehen Plattierung mit Nickel oley einem ähnlieheii Material unterworfen, so daß das Metall 1Ia5, 1Ib ia dicker Schicht aehr fest auf den Basen 3a und 3b haftet·
Zur Verwendung beispieleweise in einer Nicicel-CadmJ
Batterie werden sw©i Slektrodenelemente 5 herg@stell|. Bai eint "Elektrodenelemeiit, dac als Anode dienen SoIi1, wirü in eine" Niokelnltratlöaunjs. eingetaucht und dann nit Alkali behandelts »© daE siob'Niokeihydroxyd .in*deh Poren der Basen 3a und 3b niederschlägt. Diese"forging© werden wiederholt, um das aktiv® Material in den Porea festzuhalten, bis die erforderliche Kapazität" erreicht ist. Das andere ElQüctro·= denelement, das al® Kathode benutzt werden soll, -wird einer ähnlichen Behandlung mit Cadmium unterworfen, oo dal iß den Foren der Baisen 3a und 3b Cadmiumhydroxyd epse«gt Di® resultierenden Elektroden werden in einer mit eine® ■ Elektrolyt gefüllten Zelle angeordnet 8 die duFch ein glied in zwei Kammern unterteilt ist» Dtipcts einen ersten Ladungsvorgang werden das Niekelbydroxyd und das hydroacyd in Hickeloxyd _ isiä Cadmium psdiizieFfe * Stsfefc können die I!ii!s!'j?oaen aueh aiit
SI Π 9 B 2 8 / 1 4 2 5 -
" ' ' -' ORSGINALIiMSPECTED
wobei dazwischen ein nit einen Elektrolyt gesättigte« Trennglied vorgesehen wirdj die garne Anordnung wird in eine Zelle gebracht, wonaeh die aktiven Materialien in gleicher Heise reduziert werden.
Die Elektroden können ohne das Niokelgitter hergestellt werden; in diesem Falle werden die Elektrodenanschluss© unmittelbar an den Elektroden vorgesehen,·
Ausführung β beispiel :
Es wird zunächst ein Nylon-nonwoven-Material mit den Abmesstfungen IO χ 10 cm hergestellt und 5 Minuten lang in eine wässrige Lösung von Stannoohlorid Sn Cl2 (50 g/l); und Salzsäure HCl (50 oon/1) eingetaucht; dann wird das Material mit Wasser vollständig gewaschen. Hiernäoh wird das Nylon-nonwoven-Material in eine wässrige Lösung von Palladiumohlorid Pd Cl2 (0,3 g/l) und Salzsäure BCl (0,25 com/I) während 5 Minuten eingetaucht und dann genügend mit Wasser gewaschen; hierbei ergibt sieh ein Palladiumnledarsohlag auf der Oberfläche des Materialee. Das mit Palladium beschichtete Material wird dann erneut in eine niohtelektrolytische Plattierlösung enthaltend 20 g/l Nickelsulfat, 20 g/l unterphosphorige Säure und 5 g/l Sucoinsäure während 10 Minuten eingetaucht, wobei ein Niokelübersug von etwa 1 Mikron auf der Materialoberfläohe entsteht.
Dann wird das nonwoven-Material, das duroh die nichtelektronische Plattierung Leitfähigkeit erhalten hat, in einer Elektroplattierlösung der nachstehend genannten Zusammensetzung mit einem Strom von 15 A während 25 Minuten elektroplattiert, was einen Nickelüberzug von 20 bis 30 Mikron Stärke auf der Oberfläche des Mater!aleβ erzeugt.
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ORiQlNAL INSPECTED
Lösung!zusammensetsung i
Niokelsulfantat 300 g/l
Borsäure 15 g/l
Ammoniumchlorid etwas
Laurinnatriumsulfat 0,3 g/l
An der resultierenden Basis wird «in ElektrodenanschluS durch Punktsohweißung befestigt«
Um das positive aktive Material auf die Elektrodenbasis aufzubringen, wird die Basis während 30 Minuten einer elektrolytischen Reduktion in einer wässrigen Lösung unterworfen, die 400 g/l Nickelchlorid und 200 g/l Niekel» nitrat enthält; dabei wird ein Nickelstab als Anode benutzt und der Strom allmählich von 3 auf 1 A verringert. Hierdurch schlägt sieh eine vorbestimmte Menge von aktivem Material NiOH« auf der OberfHeiie der Elektrodenbasie nieder.
Zum Aufbringen des negativ« aktiven Materiales auf die Elektrodenbasis wird die Basis in eine wässrige Lösung von 500 g/l Cadmiumsulfat eingetaucht, dann in eine 30 fige Kaliumhydroxydlösung. Dia elektrolytisch© Reduktion erfelgt entsprechend wie bei der Anode. Diese Vorgänge werden vi@r mal wiederholt, wobei eine Periode 10 Minuten dauert» Dadurch wird die vorbestimmte Menge an aktivem Material, d. h. Cadmium,auf der Basis niedergeschlagen.
Eine erfindungsgemäß hergestellte Nickel-Anode und Cadmium-Kathode mit einem Nylon-nonwoven~Material als Separator in einer 30 £igen Xaliimbydroxydlösung tmd mit einer Kapazität von 3,5 Ah, wir4 sinn hinsichtlich Ihres
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OßtälNAL INSPECTED
Gewichtes mit den bekannten Elektroden verglichen. Die üblichen Elektroden dieser Art wiegen 47 bzw. 59 g> die erfindungsgemäßen Elektroden dagegen nur 30 bzw. 38 g, obwohl sie hinsichtlich der Lebensdauer den bekannten Elektroden gleichwertig sind.
Bei dem obigen Beispiel wird das aktive Material von dem nonwoven-Naterial aufgenosonen; um ein Ablösen des aktiven Materialee bei den Lade-Entladevorgängen zu verhindern, kann man auf die Oberfläche des nonwoven-Materiales in Alkohol 5 ?ig aufgelöstes Butyralharz aufsprühen oder auftragen, und zwar in einer solchen Stärke, daß der Jonendurchtritt nicht behindert wird, daß jedoch die Haftfähigkeit bzw. Festigkeit des niedergeschlagenen aktiven Materialee erhöht wird.
Wie oben dargelegt wurde, erfordert die Erfindung nicht die Verwendung von Carbonyl-Niokel-Pulver als Elektrodenbasismaterial; die Erfindung verfmeidet ferner auch einen mühsamen und kostspieligen Hoehtemperatur-Sinterprozess. Da sich der Plattiervorgang kontinuierlich durchführen läßt, können die erfindungegemäßen Elektroden mit niedrigeren Kosten und auf einfachere Weise als die üblichen Elektroden hergestellt werden. Die aus gewebeähnlichen Materialien hergestellten Basen 3a und 3b sind ferner flexibel und weisen eine höhere meehanieohe Festigkeit auf; die Verwendung von gewebeähnlichen Materialien verringert weiterhin das Gewicht der Elektroden und damit das Gesamtgewicht der Batterie gegenüber den'bekannten Ausführungen.
Wenngleich die Erfindung anhand der Elektroden ©in© Niekel^Cadndum-Batterie erläutert wurde, so versteht ίο sieh dooht daß- die Erfindung beispielsweise auch auf einsr Niekel-Zi?tfr» οαθγ
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BAD ORIGINAL

Claims (1)

  1. 812875
    P a t e a t a, η s ρ ρ § β ?ι is
    1. Elektrode» gek@?n8eiehnet durch eine aus einen Hhnliehen Mttfce^iai hergestellte Basis» auf Aev eich einjnue leitffihigen Metall' hergestellter Obersug be- , findet» der at» einer niehteäektrolytleeh plattiert©» Sehieht und einer elektroplattieren Schicht bestellt s ferner ein aktives Material»
    2, Elektrode naeli Anspruch 1» toteeb gekenngeiehnet» daß das aktive Material ein iiln kathode aktives terial ist» "
    3. Elektrode nach Anspruch Χ» ίυι«1»&ΛΙι ^ daft das aktive Haterial ein ile Anode ai»IL-ivoo ist«
    Cl is I ti1* idf j ßekmwi Leime' dinirjr ein Jl^ -"Ilj,^ fee
    ,'eiir·!1! ί no einen getfaheiiiklieln^r '"tj^^S. r =■ iil lh •lolfi'iod'inhasen» Ie Lunoiu. ιϊι^ ' jir lief ü U iiifiireai liifi'i öber^ufl, ini'felc^iir "1C l
    jliilff rut 'ητ t j ίυη "niiipiÄ T^tir?i Hj^ 1-13
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    ist; ·
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    U 9 8 2 8/1425
    ■' V
    6. Batterie nit swel Elektroden und einem Elektrolyten, dadurch gekennseiohnet, daA Jede Elektrode ein« aus gewebeähnliohem Material hergestellte Basis aufweist, auf der sieh ein übersug aus leitfihigen Metall befindet, der aus einer niohtelektrolytisoh plattierten Schicht und einer elektroplattieren Sohioht besteht, wobei die eine Elektrode ein aktives Kathodenmaterial und die andere Elektrode ein aktives Anodenmaterial besitst« ν
    7· Batterie nach Anspruch 6, daduroh gekennseiohnet, daA die aktiven Materialien Nickel und Cadmium sind und der Elektrolyt durch Kaliumhydroxyd gebildet wird·
    8. Verfahren tür Herstellung einer Elektrode« daduroh gekennseiohnet, daß sunäohst auf eine aus gewebe« ähnlichen Material hergestellte Basis eine leitfähige Metallschicht durch niohtelektrolytlsohe Plattierung aufgebracht wird, daß dann auf der leitfähigen Metallschicht eine Metallelektroplattlerung sur Herstellung eines leitfähigen Metallttbersuges erseugt wird und daß auf die leitfähige Metallschicht ein aktives Material aufgebracht wird.
    9· Verfahren sur Herstellung einer Elektrode, daduroh gekennseiehnet, daB swei Elektrodenelemente paarweise mit einem dazwischen angeordneten Niokelgitter zusammengefaßt werden, wobei Jedes der Elektrodenelemente nach dem Verfahren gemäß Anspruch 8 hergestellt ist.
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    ORIGINAL INSPECTED
    10. Verfahr©» it» Herstellung einer Elektrode naefe Anspruch 8, dadurch gekennseiebnet j> daß an die Blektroa de ein Elektroansehluft angeschweißt wird«
    11» Verfahren sur Herstellung einei? Elelctyoie naeb In- :. iprueh 9* dadureh gekennselehnet, daft el»
    em iae iietolgitter angeschweißt wird·
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    ORSGiNAL SMSPSCTEö
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US3560262A (en) 1971-02-02

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