DE2131840C3 - Negative Cadmium PreBelektrode für alkalische Akkumulatoren und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft negative Cadmium-Preßelektroden für alkalische Akkumulatoren mit einem neuartigen Spreizmittelzusatz.

Bei alkalischen Akkumulatoren mit negativen Cadmium-Elektroden verringert sich während der Benutzung die Kapazität. Diesem Kapazitätsschwund kann entgegengewirkt werden, indem der Cadmium-Masse der negativen Elektroden gewisse organische oder anorganische Stoffe in M engen bis zu 10% hinzugefügv 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 Titansalzen 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, Titanchlorid 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-Masso 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 TiO2-Pulver gibt schon gute Resultate bei einem Zusatz von geringen Mengen; werden mehr als 12% hinzugefügt, 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% zugefügt werden kann, einem feinen Pulver eines organischen Spreizmittels, z. B. PVA und TiO₂-Pulver. Unter intensivem Mischen wird dann eine geringe Menge Elektrolytlösung zugefügt Die erhaltene, fast trockene Masse wird unter einem Druck von ca. 1 Tonne/cm² zur Elektrode geformt und diese anschließend mit einem Ni-Drahtnetz umhüllt. Als Stromzu- und -ableiter wird an das Drahtnetz ein Ni-Draht oder Blechstreifen angepunktet

In den Zeichnungen, A b b. 1 und 2, wird 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 A b b. 1 zeigt die Kurve 1 den während der Benutzung eintretenden Kapazitätsabfall von negativen Preßelektroden, welche die übliche Menge von 0,3% Polyvinylalkohol (PVA) enthalten. Kurve 2 gibt die Werte wied-r, welche bei alleinigem Zusatz von 5% TiO₂ erhalten v/erden. Bei Zugaben zwischen 1 und 10% wurden ähnliche Werte ermittelt. Kurve 3 zeigt den Kombinationseffekt des gemeinsamen Zusatzes von 0,3% PVA und 1% TiO₂.

A b b. 2 erläutert die kapazitätserhaltende Wirkung des erfindungsgemäßen Zusatzes zu Elektroden in gasdicht verschlossenen Kleinakkuniulatoren (Knopfzellen mit Kapazität von 225 mAh). Kurve I entsteht bei Anwendung von negativen Cd-Massen, die 0,3% PVA enthalten; Kurve 2 von negativen Cd-Massen mit 5% TiO₂. Kurve 3 gibt die Wirkung bei der gemeinsamen Anwendung von 0,3% PVA und 1% TiO₂ 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.

A b b. 3 zeigt die Abhängigkeit der Kapazität von negativen Preßelektroden von der Entladestromstärke. Kurve 1 wurde mit Elektroden erhalten, deren Massen einen Zusatz von 0,3% PVA, Kurve 2 mit solchen, die einen Zusatz von 5% TiO₂ enthalten. Kurve 3 zeigt die gemeinsame Anwendung von 0,3% PVA und 1% TiO₂. Auch hier wird eine sehr deutliche Verbesserung durch die kombinierte Anwendung von 0,3% PVA und 1% TiO₂ 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 Preflelektroden, mit positiven Sintergerüstelektroden, mit Röhrchenplatten, mit Taschenplatten oder Faltbandplatten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

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

2. Preßelektrode nach Anspruch 1, dadurch to gekennzeichnet, daß die Cadmium-Masse als organisches. Spreizmittel 0,1-3%, bezogen auf das Gewicht an CdO, Carboxymethylcellulose, Cellulose und/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 an CdO, liegt

4. Verfahren zur Herstellung von negativen Preßelektroden nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man Cadmiumox'id 1) mit einem feinpulvrigen organischen Spreizmittel, 2) mit TiO₂-Pulver und 3) mit Ni-Pulver vermischt, eine geringe Menge Elektrolytlösung zusetzt und hierbei das Mischen intensiviert, danach die erhaltene Masse bei einem Druck von ca. 1 Tonne/cm² zu Tabletten verpreßt und diese mit einem Drahtnetz aus Nickel umhüllt.