DE2204752A1

DE2204752A1 - Verfahren zur herstellung von nickelhydroxidelektroden

Info

Publication number: DE2204752A1
Application number: DE2204752A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Chem Dr Buehl; Peter Harf
Original assignee: Deutsche Automobil GmbH
Current assignee: Deutsche Automobil GmbH
Priority date: 1972-02-02
Filing date: 1972-02-02
Publication date: 1973-08-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Nickelhydroxidelektroden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nickelhydroxidelektroden für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten, bei dem auf einen porösen, leitfähigen Trä gergerüstkörper eine mindestens zweimalige Abscheidung von Nickelhydroxid in zumindest zwei zeitlich getrennten Vor gängen vorgenommen und nach jedem Teil-Abscheidevorgang die Elektrode wenigstens einmal beS und entladen wird, Nickelhydroxidelektroden für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten werden gewöhnlich als Taschen- oder Röhrchen platten durch Auffüllen einer metallischen Behälterkonstruktion mit Nickelhydroxid als aktiver Masse hergestellt. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit wird der aktiven Masse üblicherweise fein verteiltes Nickel- und/oder Graphitpulver zugesetzt.
Elektroden mit wesentlich günstigerer gewichtsbezogener Kapazität (Ah/kg-Wert) und geringerem Innenwiderstand werden in bekannter Weise als Sinterelel:-troden durch Abscheidung der aktiven Masse auf einer positiven Platte oder Folie aus gesinterten Nickelpulver erhalten. Obwohl sich für solche Sinterelektroden Leistungen bis zu 100 Ah/kg erreichen lassen, ist dieser Wert noch nicht zufr@edenstellend, da das Trägergerüst wesentlien men@ Nickel enthält, als für die Stremableitung erforderlich ist.
Zur Verbesserung der ewichtsbezo @enen Kapazität einer Elektrode ist es fer@er bekannt, als Trägergerüst Fasermatten, Vliese, Gewebe oder offenpori@e Schaunstoffe aus leitenden oder nichtleitenden Materialien zu verwenden, die oberflächli@@ vernichelt werder; auf der Nickel-Deckschicht wird dann das Nickelhydroxid auf e@enischem oderelektrochemischem Wege abges@hl@@@@. Die ch@nische Abscheidung von Nickelhydroxid kann beispielsweise durch Tränken des Trägergerüstes mit einer Nickelsalzlösung und anschliessende Ausfällung des Hydroxids mit Alkal@lauge vorgenommen werden.
Für die elektrochemis@@@ Imprägn@erung des Trägergerüstes ist das Kandle@verfahren @blich@ bei dem das Nickelhydroxid aus Nickelnitratlösung durch kat@odische Polarisation des Gerüstkörpers ausgefällt wird.
Gegenüber den Sinterelaktroden wird zwar der Vorteil des leichteren Trägergerüstes jedoch mit etwa 110 Ah/kg keine sehr beträchtliche Steigerung der gewichtsbezogenen Kapazität erreicht. Das ist mögl@cherweise darau@ zurückzufüren, das die hohe spezifische Oberfläche des Sinterkörpers mit 80 - 100 m²/g die Einlagerung von mehr nutzbarer aktiver Masse erlaubt, als dies bei den Fasergerüsten möglich ist, bei denen die vergleichsweise geringe spezifische Oberfläche von 10 - 30 m²/g den Kontakt mit grösseren Mengen Nickelhydroxid erschwert.
Es ist auch bereits bekannt geworden, dass bei Verwendung leitfäliiger, poroser Trägergerüstkörper die gewichtsbezogene Kapazität dadurch erhöht werden kann, dass die Abscheidung des J-lickelhydroxids in mehreren Schritten vorgenommen und zwischen den einzelnen Schritten die Elektrode wenigstens einmal ge- und entladen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der einga-ng.s genannten Art derart weiterzubilden und zu optimieren, dass praktisch ohne Erb@dung des Aufwands eine im Vergleich zu den bekannten Elektroden beträchtliche Steigerung der gewichtsbezogenen Kapazität erzielt wird, Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst dass als poröser Trägergerüstkörper ein Körper aus Fasermaterial verwendet wird, dessen einzelne Fasern eine Länge im Bereich von 0,2 bis 2 cm und einen Durchmesser im Bereich von 01 bis 0,4 mm aufweisen.
Vorzugsweise betragen die Mittelwerte des Durchmessers der einzelnen Fasern etwa 0,2 mm und der Länge der einzelnen Fasern etwa 1 min.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass als Trägergerüstkörper ein Wirrfaservlies verwendet wird, das vorzugsweise aus Graphitfasern besteht.
)Lline vorteilhafte Ausführungsform zeicirnet sich dadurch ans, dass die Vermaschung des Vlieses und die Nickelhydroxidabscheidung derart gewählt werden, dass eine Porosität der fertigen Elektrode von etwa 90 ß und eine Dichte im Bereich von 0,1 bis 1,0 insbesondere 0,7 erhalten werden.
Vorteilhafterweise wird die Aufladung der Elektrode jeweils bis zum Einsetzen einer kräftigen Sauerstoffentwicklung und die Entladung bis zum Potential Null geführt.
Ferner ist es vorteilhaft, die zwischen die Abscheidnngsvorgänge geschaltete Ladung und Entladung der Elektrode mehrmals unmittelbar hintereinander auszuführen.
Die Durchführung des Verfahrens ist nicht an eine bestimmte Methode zur Abscheidung des Nickelhydroxids gebunden.
Zweckmässigerweise wird die Abscheidung nach dem Kandbr-Verfahren vorgenommen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Äusführungsbeispieles näher erläutert.
Beispiel Ein vernickelter und als Wirrfaservlies zu betrachtender Graphitfilz, dessen Einzelfasern den vorstehend erläuterten Bedingungen entsprachen, wurde bei 700 C in einem galvanischen Bad, das 100 g Ni(N03)2 6H2O pro Liter Lösung enthielt und dessen pH-Wert zwischen 3,4 und 4,0 lag, nach dem Kandler-Verfahren mit Nickelhydroxid imprägniert. Anschliessend wurde die Elektrode mit destilliertem Wasser nitratfrei gewaschen und in 6-molarer Kalilauge bei Raumtemperatur dreimal einem Lade-Entladezyklus unterworfen.
Dabei wurde die Ladung bis zur kräftigen Sauerstoffentwicklung und die Entladung bis zum Potential von 0 mV (gemessen gegen eine Hg/HgO-Bezugselektrode) geführt. Die gewichtsbezogene Kapazität der Elektrode nach dieser Behandlung betrug 97 Ah/kg bei einer Entladestromdichte von 50 mA/cm².
Anschliessend wurde die Elektrode einer zweiten Imprägnierung mit Nickelhydroxid nach dem Kandler-Verfahren unterworten, worauf ihre gewichtsbezogene Kapazität nach der Aufladung 178 Ah/kg betrug. Diese erheblich Steigerung der gewichtsbezogeneir Kapazität lasst den erbrachten technischen Fortschritt eindeutig erkennen.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von Nickelhydroxidelektroden für Akkumulatoren mit alkalischem Elektrolyten, bei dem auf einen porösen, leitfähigen Trägergerüstkörper eine mindestens zweimalige Abscheidung von Nickelhydroxid in zumindest zwei zeitlich getrennten Vorgängen vorgenommen und nach jedem Teil-Abscheidevorgang die Elektrode wenigstens einmal ge- und entladen wird, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass als poröser Trägergerüstkörper ein Körper aus Fasermaterial verwendet wird, dessen einzelne Fasern eine Länge im Bereich von 0>2 bis 2 c und einen Durchmesser im Bereich von 0X1 bis 0,4 mm aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Mittelwerte des Durchmessers der einzelnen Fasern etwa 0,2 mm und der Länge der einnelnen Fasern etwa 1 cm betragen.
v0 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2> dadurch g e k e n n -z e i G h n e t-, dass als Trägergerüstkörper ein Wirrfaservlies verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch , dadurch g e 1 e n n -z e i c h n e t , dass als Wirrfaservlies ein Vlies aus Graphftfasern verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vornergehenden Ansprüche, dadurch 1- e ii n z z e i c h n e t , dass cit: Vermaschung der vlieses und die Nickelhydroxidabscheidung derart gewählt werden, dass eine Porosität der fertigen Elektrode von etwa 90 % und eine Dichte im Bereich von 0,1 bis 1,0, insbesondere 0,7 erhalten werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch e e k e ii n z e i c h n e t , dass die Aufladung der Elektrode jeweils bis zum Einsetzen einer kräftigen Sauerstoffentwicklung und die Entladung bis zum Potential still geführt wird.

7O Verfahren nach einem der vorllergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die zwischen die Abscheidungsvorgänge geschaltete Ladung und Entladung der Elektrode mehrmals. unmittelbar hintereinander ausgeführt wird.