DE2131840B2 - Negative cadmium presselektrode fuer alkalische akkumulatoren und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft negative Cadmium-Preßelektroden fur alkalische Akkumulatoren mit einem neuartigen Sprei/mittelzusatz.

Bei alkalischen Akkumulatoren mit negativen Cadini lim-Elektroden verringert sich wahrend der Benutzung die Kapazität. Diesem Kapa/itätsschwund kann entgegengewirkt werden, indem der Cadmium-Masse der negativen Elektroden gewisse organische oder anorganische Stoffe in Mengen bis zu IQ'Vn hinzugefügt werden. Diese Stoffe werden allgemein als Spreizmittel bezeichnet. Als organische Stoffe sind dafür z. B. Pulver von Carboxymethylcellulose, von reiner Cellulose oder Polyvinylalkohol bekanntgeworden. Als anorganische Stoffe werden Verbindungen von Eisen. Nickel und Kupfer oder Quecksilber verwendet.

Auch die kapazitätserhaltende Wirkung von Titansal-Een in Cadmium-Elektroden ist bekannt. So wird in der deutschen Patentschrift 8 63 375 ein Verfahren zum Imprägnieren von Sintergerüst-Elektroden beschrieben. wobei die Imprägnierlösung Cadmiumchlorid, Titan-Chlorid und Ferrochlorid enthält. Auf den Zusatz von Titanchlorid zu Imprägnierlösungen ist weiterhin in der deutschen Patentschrift 9 68 214 hingewiesen.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß bei bestimmten organischen und anorganischen Spreizmitteln ein Potenzierungseffekt erzielt wird, der über die zu erwartende Kombinationswirkung der einzelnen Komponenten hinausgeht.

Erfindungsgemäß enthält die Cadmium-Masse der negativen Preßelektrode neben den üblichen stromleitenden Komponenten (Leitmitteln), wie z. B. Nickel-Pulver, außer den bekannten organischen Spreizmitteln noch Titandioxid-Pulver, wobei die organischen Spreizmittel in der Cadmium-Masse z. B. in Mengen von 0,1 -3% vorzugsweise 0.3% enthalten sein können.

Das TiOj-Pulver gibt schon gute Resultate bei einem Zusatz von geringen Mengen; werden mehr als 12% hinzugefugt, verringern sich die Kapazitätswerte der negativen Elektrode. Die besten Werte erhält man bei Zusatzmengen zwischen 0,1 und 10%. (Alle Prozentangaben beziehen sich auf die CdO-Menge.)

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen, negativen Preßelektrode vermischt man CdO mit einem Leitmittel, z. B. Ni-Pulver. welches in Mengen bis zu 25% zugefugt werden kann, einem feinen Pulver eines organischen Spreizmitteis, z. B. PVA und TiOi-Pulver. Unter intensivem Mischen wird dann eine geringe Menge Elektrolytlosung zugefügt. Die erhaltene, fast trockene Masse wird unter einem Druck von ca. 1 Tonne/cm- zur Elektrode geformt und diese anschließend mit einem Ni- Drahtnetz umhüllt. Als Stromzu- und -ableiter wird an das Drahtnetz ein Ni-Draht oder Blechs<reifen angepunktet.

In den Zeichnungen, Abb. 1 und 2, v/ird die kapazitätserhaltende Wirkung der Kombination von organischem Spreizmittel und Titandioxid gezeigt. In diesen Abbildungen sind die in offen und in gasdicht zu betreibenden, alkalischen Akkumulatoren erhaltenen Meßwerte angegeben.

In Abb. I zeigt die Kurve 1 den während der Benutzung eintretenden Kapazitätsabfall von negativen Preßelektroden, welche die übliche Menge von 0,3% Pol\vin\lalkohol (PVA) enthalten. Kurve 2 gibt die Werte wieder, welche bei alleinigem Zusatz von 5% TiO: erhalten werden. Bei Zugaben zwischen 1 und 10% wurden ähnliche Werte ermittelt. Kurve 3 zeigt den Kombinationseffekt des gemeinsamen Zusatzes von 0,3% PVA und 1% TiOi.

Abb. 2 erläutert die kapazitätserhaitende Wirkung des erfindungsgemäßen Zusatzes zu Elektroden in gasdicht verschlossenen Kleinakkumulatoren (Knopfzellen mit Kapazität von 225 mAh). Kurve 1 entsteht bei Anwendung von negativen Cd-Massen, die 0,3% PVA enthal'en; Kurve 2 von negativen Cd-Massen mit 5% TiO:. Kurve 3 gibt die Wirkung bei der gemeinsamen Anwendung von 0,3% PVA und 1% T1O2 wieder. Als positive Elektroden dienten bei diesen Untersuchungen Ni-Preßelektroden.

In beiden Fällen wurden die Akkumulatoren mit einer Stromstärke von 225 mAh bis zu einer Endspannung von 0,8 Volt entladen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nicht nur die kapazitätserhaltende Wirkung in der negativen Elektrode verbessert wird, sondern durch den erfindungsgemäßen Zusatz auch eine Verbesserung der sogenannten Hochstromentladung, d. h. der Abhängigkeit der Kapazität von der Höhe des Entladestromes, erzielt wird.

Abb. 3 zeigt die Abhängigkeit der Kapazität von negativen Preßelektroden von der Entladestromstärke. Kurve t wurde mit Elektroden erhalten, deren Massen einen Zusatz von 0.3% PVA, Kurve 2 mit solchen, die einen Zusatz von 5% T1O2 enthalten. Kurve 3 zeigt die gemeinsame Anwendung von 0,3% PVA und 1 % T1O2. Auch hier w ird eine sehr deutliche Verbesserung durch die kombinierte Anwendung von 0,3% PVA und 1% T1O2 erreicht.

Die negativen Preßelektroden gemäß vorliegender Erfindung können in alkalischen Akkumulatoren zusammen mit jeder Art von positiven Elektroden verwendet werden, z. B. mit positiven Masse- oder Preßelektroden, mit positiven Sintergerüstelektroden, mit Röhrchenplatten, mit Taschenplatten oder Faltbandplatten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche

1. Negative Cadmium-Prelielekirode fur alkalische Akkumulatoren, deren Cadmium-Masse außer elektrisch leitenden Zusätzen noch organische Stoffe als Spreizmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmium-Masse zusatzlich Titandioxid-Pulver enthält.

2. Preßelektrode nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Cadmium-Masse als organisches Spreizmittel 0.1-3%. bezogen auf das Gewicht an CdO, Carboxy meth> !cellulose. Cellulose lind/oder Polyvinylalkohol enthält.

3. Preßelektrode nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Titandioxid-Pulvers zwischen 0.1 und 10%. bezogen auf das Gewicht «nCdO. liegt.

4. Verfahren zur Herstellung von negativen Preßelek;roden nach Ansprüchen 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß man Cadmiumoxid I) mit einem feinpulvngen organischen Spreizmitte!. 2) mit TiOj-Pulver und 3) mit Ni-PuKer vermischt, cmc geringe Menge Elektrolytlösung zusetzt und hierbei das Mischen intensiviert, danach die erhaltene Masse bei einem Druck von ca 1 Tonne cm- zu Tabletten verpreßt und diese mit einem Drahtnetz aus Nickel umhüllt.