DE1907326A1 - Manufacture of porous nickel electrodes - of uniform fine porosity - Google Patents

Manufacture of porous nickel electrodes - of uniform fine porosity

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Abstract

Process comprises sintering a mixture of nickel powder and a pore-builder such as ammonium carbonate, bicarbonate, nitrite etc. The pore builder is finely ground in a closed mill to a size of 5 to 25 mu and the nickel powder added to the mill immediately on completion of grinding.

Description

Verfahren zum Herstellen poröser Nicelelektroden Die Erfindung betrifft die Herstellung poröser NickeleleKtroden aus einer Mischung von Nickelpulver und einem Porenbildner, wie Ammoniumkarbonat, -bikarbonat, -nitrit, Harnstoff o.dgl., der nach der Formgebung beim Sintern ausgetrieben wird, und hat ein besonders zwec#-mäßiges Verfahren zum Gegenstand, durch welches eine gleichmäßig verteilte feine Porenstruktur erreicht wird.Method of Making Porous Nicel Electrodes The invention relates to the production of porous nickel electrodes from a mixture of nickel powder and a pore former, such as ammonium carbonate, bicarbonate, nitrite, urea or the like., which is driven out after the shaping during sintering, and has a particularly special purpose Method of the object, by means of which a uniformly distributed fine pore structure is achieved.

Zum Herstellen poröser Nickelelektroden sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei einem dieser Verfahren wird das Nictelpulver lose auf ein Sinterbett geschüttet und anschließend der Sintervorgang durchgeftihrt.There are several methods of making porous nickel electrodes known. In one of these processes, the nail powder is loosely placed on a sintered bed poured and then carried out the sintering process.

Bei einem weiteren Verfahren wird ein Brei unter Verwendung einer Zelluloselösung, die beim Sintern aus trieben wird, benutzt. Beim Walzverdichten wird entweder Carbonyl-Nickelpulver allein verwendet, mit welchem jedoch nur eine Porosität von bo yO zu erreichen ist, oder man gibt ebenfalls einen I#llstoff zu, welcher anschließend beim Sintern ausgetrieben wird. Bekannt ist, Ammoniumkarbonat oder -bikarbonat als FU toft zu verwenden, welche nach dem Austreiben durch das Sintern den Porenraum hinterlassen.Another method is to make a slurry using a Cellulose solution, which is driven out during sintering, used. When roller compaction either carbonyl nickel powder is used alone, but only one with which Porosity of bo yO can be achieved, or one also adds an filler, which is then driven out during sintering. What is known is ammonium carbonate or bicarbonate as FU toft, which after expulsion by the Sintering leave the pore space.

Die Verwendung von Mischungen aus Nickelpulver mit Porenbildnern schlechthin bereitet jedoch die Schwierig-#eit, daß eine gleichmäßige Porenstruktur kaum erhältlich ist. Vielmehr haben die Poren häufig eine unterschiedliche Form und Große. Sie sind auch sehr ungleichmäßig Uber die Oberfläche und den Querachnitt der Eleictrodenplatten verteilt. Die Bildung der Porosität von Sinterelektroden hängt daher sehr vom Zufall ab, und gleichmäßige Bedingungen, wie sie aber für eine Serienfertigung von großer Bedeutung sind, können praktisch nicht eingehalten werden.The use of mixtures of nickel powder with pore-forming agents par excellence However, it presents the problem that a uniform pore structure is hardly obtainable is. Rather, the pores often have a different shape and size. they are also very unevenly over the surface and the cross section of the electrode plates distributed. The formation of the porosity of sintered electrodes therefore depends very dependent on chance, and uniform conditions, such as those for series production are of great importance can practically not be complied with.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile und Schwierigkeiten auszuschalten und ein Verfahren zum Herstellen poröser Nickelelektroden zu entwickeln, durch welches eine gleichmäßige feine Porenstruktur erreicht wird.The invention is based on these disadvantages and difficulties to eliminate and to develop a process for the production of porous nickel electrodes, through which a uniform fine pore structure is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Porenbildner-in-Form von Ammoniumkarbonat, -bikarbonat, -nitrit, Harnstoff o.dgl. in einer Kugelmühle zunächst allein auf eine Teilchengröße von etwa 5-25Xt zerkleinert und unmittelbar anschließend das Nickelpulver in der Kugelmühle untergemischt wird.According to the invention, this object is achieved in that the pore-forming agent is in the form of ammonium carbonate, bicarbonate, nitrite, urea or the like. in a ball mill initially crushed to a particle size of about 5-25Xt and immediately then the nickel powder is mixed in in the ball mill.

Diese Verfahrensweise hat den Vorteil, daß ein sehr feiner Porenbildner zur Anwendung kommt, der innig mit dem Nickelpulver vermischt wird. Porenbildner dieser Art, wie Ammoniumsalze o.dgl., wurden bisher in einer wesentlich gröberen Teilchengröße verwendet und haben auch den Nachteil, daß sie sich beim Stehen-an Luft; relativ schnell zu größeren Kristalleinheiten vereinigen. Durch das unmittelbar an den Mahlvorgang anschließende Untermischen des Nickelpulvers wird diese-- Schwierigkeity jedoch ausgeschaltet und es entsteht eine innige Mischung zwischen Nickelpulver und einem sehr feinen Porenbildner.This procedure has the advantage that it is a very fine pore former is used, which is intimately mixed with the nickel powder. Pore builder of this type, such as ammonium salts or the like., So far, have been in a much coarser one Particle size used and also have the disadvantage that they change when standing on Air; unite relatively quickly to form larger crystal units. Through the immediate Mixing in the nickel powder after the grinding process creates this difficulty but switched off and there is an intimate mixture between nickel powder and a very fine pore former.

Um das Pulvergemisch, welches in diesem Zustand starkzur Brückenbildung neigt, gut und gleichmEßig-verarbeiten zu können-, wird es ertindungsgemBß vor der FormgebWnggranuliert. Dies geschieht dadurch, daß der Pulvermischung ein organisches Benetzungsmittel, z.B-.- eine Methylzelluloselösung zugegeben und das ganze zu einer Paste verarbeitet wird. Diese Paste wird dann nach Trocknung mittels einer Brechermühle auf eine Korngröße unter etwa 0,2 mm zerkleinert. Das Granulat läßt sich dann auf einfache Art und Weise in die Sinterform einbringen. Es wird z.B.To the powder mixture, which in this state strongly for bridging tends to be able to process well and evenly, according to the invention it becomes before Granulated shape. This happens because the powder mixture is an organic one Wetting agents, e.g., a methyl cellulose solution admitted and the whole is made into a paste. This paste is then after drying crushed to a grain size of less than 0.2 mm by means of a crusher mill. That Granules can then be introduced into the sintering mold in a simple manner. E.g.

auf übliche Art und Weise durch Pressen oder Walzen verdichtet, wobei gegebenenfalls Drahtgerüste o.dgl. eingelagert werden können.compacted in the usual way by pressing or rolling, whereby optionally wire frames or the like. can be stored.

Beim Sintern verflüchtigt sich der Porenbildner, so daß eine gleichmäßig verteilte, feine Porenstruktur erhalten bleibt, -wobei die Poren fast ausschließlich offen sind, und später mit einer elektrochemisch aktiven Masse gefüllt werden können.During sintering, the pore former evaporates, so that a uniform distributed, fine pore structure is retained, with the pores almost exclusively are open, and can later be filled with an electrochemically active mass.

Im Handel erhältliches AmmonilZmrarbonat hat in der Regel eine Teilchengröße von etwa o,2 mm. Durch die erfindungsgemäße Vermahlung in der Kugelmühle wird es auf eine Teilchengröße von etwa 5 bis 25 6 zerkleinert. Als Porenbildner sind alle mahlbaren Stoffe geei-##gnet, die sich durch den Sintervorgang völlig verflüchtigen lassen und im Elektrodenkörper entsprechende Poren hinterlassen.Commercially available ammonil carbonate is typically of a particle size of about 0.2 mm. By grinding according to the invention in the ball mill, it becomes comminuted to a particle size of about 5 to 25 6. As pore formers are all suitable for grindable substances, which are completely volatilized during the sintering process and leave corresponding pores in the electrode body.

Das Nickelpulver soll ein niedriges Schüttgewicht haben. Hierfür kommen z.B. die Pulvertypen 255, 270 und 287 der Mond Nickel Comp. infrage.The nickel powder should have a low bulk density. Come for this E.g. the powder types 255, 270 and 287 from Mond Nickel Comp. in question.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispieles näher erläutert: In einer Porzellan-Eugelmihle mit einem Inhalt von 5 1 werden etwa 250 g Ammoniumkarbonat mit Porzellankugeln bis auf eine Feinheit von etwa 5 bis 25# £t gemahlen. Die Mahldauer beträgt etwa eine Stunde. Unmittelbar anschließend werden 500 g Nickelpulver der Type 287 zugegeben. Daraufhin wird die Kugelnitihle wieder in Betrieb genommen, bis eine gleichmäßige Verteilung der Mischbestandteile erreicht ist.The object of the invention is based on the following exemplary embodiment explained in more detail: In a porcelain egg mill with a capacity of 5 liters, approximately 250 g ammonium carbonate with porcelain balls down to a fineness of about 5 to 25 # £ t ground. The grinding time is about an hour. Immediately afterwards 500 g of type 287 nickel powder are added. Then the ball becomes hollow put back into operation until an even distribution of the mixed components is reached.

Das ist in der Regel nach ein bis zwei Stunden der Fall.This is usually the case after an hour or two.

Das Pulvergemisch aus NicKelpulver und Ammoniumkarbonat wird unter Vermeidung des Zutritts von Feuchtigkeit durch ein Sieb von o,1s mm Maschenweite gegeben und soll dann unmittelbar weiterverarbeitet werden. Entweder wird es unmittelbar der Preß- oder Walzbehandlung zugeführt oder mit dem Ziele besonders guter Weiterverarbeitung granuliert. Dies geschieht dadurch, daß die Pulvermischung mit einer Methylzelluloselösung zu einer Paste verarbeitet wird. Diese wird anschließend getrocknet und mittels einer Brechermühle zerkleinert.The powder mixture of NicKelpowder and ammonium carbonate is under Avoid the ingress of moisture through a sieve with a mesh size of 0.1s and should then be processed further immediately. Either it will be immediate fed to the pressing or rolling treatment or with the aim of particularly good further processing granulated. This is done by mixing the powder with a methyl cellulose solution is processed into a paste. This is then dried and using crushed in a crusher mill.

Das Gut wird dann anschließend auf eine geeignete Teilchengröße von o,lö mm abgesiebt. Es bilden sich Kleine, in sich verfestigte Agglomerate, die besonders gut rieselfähig und für die Weiterverarbeitung besonders gut geeignet sind.The material is then subsequently reduced to a suitable particle size of o, lo mm sieved. Small, solidified agglomerates are formed, especially those are easy to pour and are particularly suitable for further processing.

Die Formgebung der Pulvermischung oder des daraus bereiteten Granulates geschieht auf an sich bekannte Art und Weise. Beispielsweise kann eine Formgebung unter Zuhilfenahme einer Platine aus nichtrostendem Stahl stattfinden. Auf diese wird zuerst ein Nickeldrahtnetz mit einer Drahtdicke von o,l bis 0,15 mm und einer Maschenweite von o,8 bis 1,2 mm aufgelegt. Das Nickeldrahtnetz wird durch Befestigen an den Enden in eine vollständig planparallele Lage zur Hilfsplatine gebracht. Das Pulvergemisch bzw. -granulat wird aufgestreut und abgerakelt. Anschließend wird die Platine mit dem Drahtnetz und dem Pulvergemisch durch ein Walzwerk geführt, welches das Pulvergemisch fest mit der Nickelnetzfolie verbindet, so daß ein leicht handzuhabender Plattenkörper entsteht. Das Drahtnetz kann aber auch auf das zunächst auf eine Platine aufgestimte und abgerakelte Pulvergemisch aufgelegt und beim Walzen eingedrückt werden. Der Verfestigungsvorgang kann auch durch Pressen geschehen.The shaping of the powder mixture or the granulate made from it happens in a manner known per se. For example, a shaping take place with the help of a stainless steel plate. To this is first a nickel wire mesh with a wire thickness of 0.1 to 0.15 mm and a Mesh size of 0.8 to 1.2 mm applied. The nickel wire mesh is secured by fastening brought at the ends in a completely plane-parallel position to the auxiliary board. That Powder mixture or granulate is sprinkled on and doctored off. Then will the board with the wire mesh and the powder mixture passed through a rolling mill, which connects the powder mixture firmly with the nickel mesh foil, so that an easy plate body to be handled arises. However, the wire network can also focus on that initially placed on a board and scraped off powder mixture and while rolling be pressed in. The solidification process can also be done by pressing.

Von besonderer Bedeutung ist, daß die Pulvermischung nach dem Vermahlen und Vermischen unmittelbar weiterverarbeitet wird, damit durch Verdampfen von Ammonium-Karbonat das Mischungsverhältnis nicht verändert oder.It is of particular importance that the powder mixture after grinding and mixing is immediately further processed, so that ammonium carbonate evaporates the mixing ratio does not change or.

die Verteilung des Porenbildners ungleichmäßig wird.the distribution of the pore former becomes uneven.

Nach der Formgebung findet die Sinterbehandlung bei Temperaturen von vorzugsweise 850 bis 9oo°C unter einem Schutzgas, z.B. gespaltenem Ammoniak, Exogas, Formiergas o.dgl. statt. Das Sintern kann in an sich bekannter Weise kontinuierlich oder schargenweise erfolgen.After shaping, the sintering treatment takes place at temperatures of preferably 850 to 900 ° C under a protective gas, e.g. split ammonia, exogas, Forming gas or the like. instead of. The sintering can be carried out continuously in a manner known per se or in flocks.

Die so geschaffenen Nickelelektroden haben nach der Sinter behandlung trotz ihrer hohen Porosität durch die gleichmäßige Verteilung der sehr feinen Poren eine so große Festigkeit, daß sie eine Biegebeanspruchung um einen Radius von der fu~nf- bis sechsfachen Größe der MaterialdicKe ertragen, ohne zerstört zu werden.The nickel electrodes created in this way have treatment after sintering despite their high porosity due to the even distribution of the very fine pores such a strength that it is a bending stress around a radius from the Endure five to six times the thickness of the material without being destroyed.

Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Änderungen durchführbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird So besteht beispielsweise die Möglichkeit, anstelle der erwähnten Porenbildner andere mahlbare und sich bei den Sintertemperaturen verflüchtigende Stoffe zu verwenden. Auch kann anstelle einer Kugelmühle jedes andere geschlossene Mahlsystem zur Anwendung gelangen, bei welchem die Einwirkung von Luftfeuchtigkeit, welche die Mahlbarkeit der Porenbildner beeinträchtigt, ausgeschlossen wird.The invention is not limited to the exemplary embodiment numerous changes can be made without departing from the scope of the invention is exceeded For example, instead of the mentioned Pore formers other grindable and volatilized at the sintering temperatures Substances to use. Any other closed ball mill can also be used instead of a ball mill Grinding system are used, in which the action of air humidity, which affects the grindability of the pore formers, is excluded.

Claims (2)

Patentans#riiche: Patent claims: Verfahren zum Herstellen poröser Nickelelektroden aus einer Mischung aus Nickelpulver und einem Porenbildner wie Ammoniumkarbonat, -bikarbonat, -nitrit, Harnstoff o.dgl., der nach der Formgebung beim Sintern ausgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenoildner in einer geschlossenen Mühle, z.B. einer Kugelmühle, auf eine Teilchengröße von etwa 5 bis 25/t gemahlen und unmittelbar anschließend das Nickelpulver in der Mühle untergemischt wird.Process for making porous nickel electrodes from a mixture made of nickel powder and a pore-forming agent such as ammonium carbonate, bicarbonate, nitrite, Urea or the like, which is expelled after shaping during sintering, thereby characterized in that the pore former in a closed mill, e.g. a ball mill, ground to a particle size of about 5 to 25 / t and immediately thereafter the nickel powder is mixed in in the mill. 2. -Verfahren nach Anspruch 1, gdadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Nickelpulver und Porenbildner granuliert wird, indem diese Mischung durch Zugabe eines organischen Benetzungsmittels, z.B einer Methylzelluloselösung, zu einer Paste verarbeitet und letztere nach Trocknung mittels einer BrechermUhle auf eine Korngröße unter etwa o,2 mm zerkleinert wird. 2. Method according to claim 1, characterized in that the mixture from nickel powder and pore former is granulated by adding to this mixture an organic wetting agent such as a methyl cellulose solution to a paste processed and the latter after drying by means of a crusher mill to a grain size is crushed below about 0.2 mm.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2912272A1 (en) * 1978-03-30 1979-10-11 Jungner Ab Nife HIGHLY POROUS ELECTRODE BODIES FOR ELECTRIC ACCUMULATORS AND PROCESS FOR THEIR PRODUCTION

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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