DE2211416A1 - Verfahren zur herstellung von elektroden - Google Patents
Verfahren zur herstellung von elektrodenInfo
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Description
Patentanwälte
Dipl.-Irre. H;c:arc! Kiiller-Börner
Dipl.-Irre. H;c:arc! Kiiller-Börner
Dip,'.-!,,-. Hür.s-Hcinrich Wiy
Berto-Deniern,, PodbielskiaUtt 16
Berto-Deniern,, PodbielskiaUtt 16
Berlin, den 6. März 1972
Verfahren zur Herstellung_von_Elektroden
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden,
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Elektroden für alkalische Akkumulatoren bekannt. Bei
diesen Verfahren wird im allgemeinen ein Elektrodenträger in Form einer porösen Sinterplatte hergestellt, die dann
mit einer elektrochemisch aktiven Substanz getränkt wird. So ist es beispielsweise bekannt, eine Sinterplatte aus
Nickel mit einem Kadmium- oder Nichelsalz zu tränken und dieses Salz einer Hydrolyse in stark alkalischer
Umgebung zu unterziehen, worauf, die Sinterplatte gewaschen
und getrocknet wird. Diese Folge von Arbeitsgängen muss gewöhnlich mehrmals wiederholt werden, ehe der Träger
eine ausreichende Menge der aktiven Substanz aufgenommen hat, wodurch dieses Verfahren langwierig, kompliziert und
kostspielig wird. Ausserdem ist es schwierig, eine gute Reproduzierbarkeit der durch die Tränkung in den Elektroden
gespeicherten aktiven Substanz zu erzielen. Ferner verursacht dieses Verfahren des Tränkens eine starke
Korrosion des porösen Nickelträgers durch die im allge-
209883/0536
221141b
meinen zur Tränkung benutzten Säurenitrate, wodurch die mechanische Festigkeit des Trägers erheblich
geschwächt und4.nfolgedessen die Lebensdauer der auf
diese Weise hergestellten Elektroden beträchtlich verringert wird. Ein anderer Nachteil besteht darin,
dass, insbesondere bei Nickelelektroden, die Verwendung von durch freies Sintern von Nickelpulver hergestellten
stark porösen Metallträgern keine optimale Ausnutzung
der Aktivmasse gestattet. Dieser Nachteil ist auf die schlechte willkürliche Verteilung der mittleren
Porengrb'sse während des Sintervorgangs zurückzuführen.
In derartigen Sinterkörpern ist ein erheblicher Anteil von verhältnismässig grossen Poren vorhanden,
deren Grosse 100 Mikron und mehr beträgt, und ein beträchtlicher Anteil von sehr feinen Poren, deren
Grosse weniger als 0,01 Mikron beträgt, und gescHbssene
Poren sind ebenfalls in beträchüicher Zahl vorhanden. Wenn Poren vorhanden sind, deren Grosse wesentlich mehr
als zehn Mikron beträgt, so ergibt sich daraus ein schlechter elektrischer Kontakt zwischen der Aktivmasse
und dem Metallträger. Andererseits haben sehr kleine Poren, deren Grosse weniger als 0,1 Mikron beträgt
und die zudem geschlossen oder nur mit einer einzigen Oeffnung versehen sind, eine mangelhafte Füllung
dieser Poren mit der Aktivmasse und infolge, der schlechten Zugänglichkeit dieser Poren für den
Elektrolyten eine ungenügende Ausnutzung dieser Poren zur Folge.
Es ist auch bereits bekannt, den porösen Träger auf elektrochemischem Wege in nur einem Arbeitsgang
zu tränken, der verhältnismässig lange Zeit in Anspruch
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nimmt. Die Dauer dieser Tränkung muss verhältnismässig lang sein, damit das Hydroxyd, beispielsweise Kadmium oder
Nickelhydroxyd, in ausreichendem Masse in das Innere
des porösen Trägers eindrirgen kann. Die durch diese elektrochemische Tränkung bewirkte Verteilung der
Aktivmasse in der Elektrode ist jedoch nicht sehr gleichmässig und somit nicht sehr vorteilhaft; insbesondere
ist die Konzentration der Aktivmasse an der Oberfläche des porösen Elektrodenträgers wesentlich stärket als im
Innern desselben.
Um die Nachteile der vorstehend.beschriebenen Tränkungsverfahren zu beseitigen, wurde gemäss einem
anderen bekannten Verfahren bereits vorgeschlagen, eine Kadmiumelektrode in einem einzigen Arbeitsgang
herzustellen, indem das Gemisch aus Nickelpulver und Kadmiumoxyd in neutraler Atmosphäre einer freien
Sinterung bei einer das Sintern des Nickels gestattenden Temperatur unterzogen wurde. Bei den bei dieser
Sinterung vorgesehenen Temperaturen von 700 bis 900 C neigt das Kadmiumoxyd jedoch zur Sublimation mit
einem sich daraus ergebenden mehr oder weniger '<. beträchtlichen Verlust an Aktivmasse, wobei die Menge
des sublimierten Kadmiumoxyds von der Dauer des Sinterns und der dabei verwendeten Temperatur abhängt.
Daher gestattet ein derartiges freies Sintern des Trägernickels in Gegenwart von Kadmiumoxyd, wenn es
auch verhältnismässig einfach ist, jedoch nicht die Erzielung von so hohen Kapazitäten wie sie bei den
vorgenannten herkömmlichen Elektroden üblich sind, bei denen die Aktivmasse durch Tränkung des gesinterten
20988 3/CIR36
Trägers in der Elektrode gespeichert wi£d.
Es wurde auch bereits ein Verfahren zur Herstellung von Akkumulatorenelektroden lediglich
durch/Komprimierung einer pulverförmigen Aktivmasse,
die gegebenenfalls mit einer Metallträgersubstanz gemischt sein kann, vorgeschlagen. Um eine gute
Haftung der Teilchen untereinander und somit eine gute mechanische Festigkeit der Elektrode zu erzielen,
wurden sehr hohe Drücke von etwa 700 bis l400 kg/cm angewandt. Dadurch wird jedoch eine erhebliche
Verdichtung der Teilchen, eine/sehr unerwünschte Verringerung der Porosität der fertigen Elektrode
und eine ungenügende mechanische Festigkeit der Elektrode während des Gebrauchs hervorgerufen.
Um eine Verbesserung der mechanischen Festigkeit des auf diese Weise'hergestellten komprimierten
Elektrodenkörpers zu erzielen, wurde bereits vorgeschlagen, diesen Elektrodenkörper zu sintern.
Für die Sinterung kommen jedoch nur wenige Verbindungen von Aktivmasse und Trägersubstanz in Frage, da die
Sintertemperatur der Trägersubstanz im allgemeinen sehr unterschiedlich von der Zersetzungstemperatur der
Aktivmasse der Elektrode ist, so dass eine zufriedenstellende Sinterung ohne Zersetzung und/oder
Verflüchtigung der Aktivmasse schwer erzielbar ist.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Teilchen der Aktivmasse durch Sintern miteinander zu verbinden
und die auf diese Weise hergestellte gesinterte Aktivmasse durch Anwendung von Druck und Wärme mit
einer Trägersubstanz zu verbinden. Es ist jedoch leicht
209R8 3/0536
ersichtlich, dass für das Sintern nach diesem Verfahren
nur wenige Verbindungen von Aktivmasse und Trägersubstanz in Präge kommen, da die Aktivmasse und die Trägersubstanz
in den meisten Fällen sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen. Ausserdem ist es äusserst
schwierig, bei Anwendung dieses Verfahrens gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit und elektrische
Leitfähigkeit mit zufriedenstellender Kapazität zu erreichen.
Es ist auch bereits eine aus Silberkörnchen als Aktivmasse und Nickelkörnchen als Trägersubstanz
bestehende gesinterte Elektrode bekannt. Die Sinterung dieser Elektrode erfolgt in einer reduzierenden
Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 700 und 900 C und
die Silberkörnchen können durch Zersetzung von Silberoxydkörnchen während des Sintervorgangs erzeugt werden.
Um die Verbindung der Körnchen untereinander zu erleichtern, wurde bereits vorgeschlagen, das
Ausgangsgemisch während des Sinterns einerrleichten
2 Komprimierung unter einem Druck von etwa 1 kg/cm zu
unterziehen. Dieses Verfahren eignet.sich jedoch im
wesentlichen nur zur Herstellung'von Elektroden, bei
denen die Aktivmasse aus Silber besteht, da der vorgenannte für das Sintern des Silbers mit dem Nickel
vorgesehene Temperaturbereich nicht bei der Herstellung von Elektrodenarten angewandt werden
kann, bei deinen die Ak'tivmasse sich bei diesen Temperaturen zersetzt.
Es wurde auch bereits eine KobaLtelektrode
vorgeschlagen, bei der sowohl die Aktivmasse als auch
2 0 9 B 8 3 / Π Β 3 ß
221 H16
die Trägersubstanz aus Kobalt besteht. Bei der Herstellung dieser Elektrode wird ein Gemisch
aus metallischem Kobaltpulver und einem Füllstoff warmgepresst und der Füllstoff danach entfernt,
um Poren in einem Sinterkörper aus Kobalt zu erzeugen. Durch das Warmpressen erfolgt das Sintern
bei einer Temperatur, die so gewählt ist, dass der Füllstoff das Kobaltpulver nicht chemisch angreifen
kann und nicht selbst chemisch angegriffen wird oder während des Sintervorgangs eine Zustandsänderung
erfährt. Dieses Verfahren bildet gewisse Vorteile bei der Herstellung von Elektroden aus Kobalt, eignet
sich aber nur zur Herstellung von Kobaltelektroden, die als negative Elektroden nur beschränkt anwendbar
sind, da sich Co(OH) in alkalischer Umgebung langsam auflöst, so dass diese Elektroden nicht die erforderlichen
Eigenschaften einer langen Lebensdauer bei einer bestimmten Kapazität erfüllen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und leicht reproduzierbares Verfahren
zur Herstellung von Elektroden zu schaffen, die verschiedene Arten von Aktivmassen aufweisen können
und eine hohe spezifische Kapazität sowie eine gute mechanische Festigkeit haben, wobei die vorstehend
genannten Nachteile und Beschränkungen weitgehend vermieden werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zui1 Hers to llung einer Elektrode, für Primär - und
Sekundärelemente, bestehend aus einem porösen
Eiektrodonkörper mLt einem elektrochemisch aktiven
O 9 8 R 3 ./ Π Ρ 3 6
Stoff und einem als mechanische Trägersubstanz dienenden leitfähigen Stoff, das sich dadurch
auszeichnet, dass ein pulverförmiges Gemisch des elektrochemisch aktiven Stoffs und des leitfähigen
Stoffs hergestellt wird, wobei der elektrochemisch aktive Stoff ein Pulver, einer Verbindung dieses
Stoffs ist oder ein Pulver./ das diesen Stoff durch
chemische oder elektrochemische Reaktion erzeugen kann, und der leitfähige Stoff ein Pulver in
ausreichender Menge ist, um die Sinterung der Teilchen dieses leitfähigen Stoffs hu ermöglichen, und dass
um dieses Gemisch warmgepresst wird/ in dieser Weise durch
Sintern des leitfähigen Stoffs unter Druck ohne chemische Umwandlung oder Verflüchtigung der vorgenannten Verbindung
währenddes Sinterns^inen Elektrodenkörper der gewünschten
Form herzustellen.
Es gibt eine sehr grosse Zahl von Metallverbindungen, die als elektrochemisch aktiver Stoff verwendet werden
oder ihn im Verlauf einer geeigneten Reaktion entwickeln können. Die verwendete Verbindung muss
jedoch eine ganze Reihe von Bedingungen gleichzeitig erfüllen.
Insbesondere müssen der Schmelzpunkt und die Zersetaungs^- bzw .Verflüchtigungstemperatur der Verbindung
(ein Salz, Oxyd, Hydroxyd oder eine Legierung aus verschiedenen Metallen), die den elektrochemische
aktiven oder "aktivierbaren" Stoff darstellt, beträchtlich höher als die für das Sintern unter Druck vorgesehene
Temperatur sein.
Ferner darf diese Verbindung nicht hygroskopisch
2098R3/0S36'-
sein und sollte leicht dehydrierbar sein, falls sie normalerweise
in Form einer mit einer bestimmten Zahl von Wasserstoffmolekülen hydrierten Verbindung vorliegt.
Diese Verbindung muss entweder den elektrochemisch aktiven Stoff bilden oder leicht durch einen alkalischen
Elektrolyten (beispielsweise KOH, 6n) in diesen Stoff umwandelbar sein. Ferner darf sie bei dieser Umwandlung,
in Hydroxyd kein Anion freigeben (beispielsweise ein Sulfidanion), das die einwandfreie Funktion des Akkumulators
gefährdet.
Aus einem oder mehreren der vorgenannten Gründe sind beispielsweise von der Verwendung auszuschliessen:
Die Metallsulfide (wie beispielsweise NiS), die eine Elektrodenvergiftung hervorrufen können.
Verbindungen wie Nickeloxyd NiO oder Kadmiumsulfid CdS, die nicht in das entsprechende Metallhydroxyd
umwandelbar sind.
Nickelnitrat Ni(N0,)o, weil es hygroskopisch ist,
Kadmiumnitrat Cd(NO,) , weil sein Schmelzpunkt (350 C) zu hoch ist.
Nickelformiat Ni(HCO ), weil es eine ungenügende thermische Festigkeit aufweist.
Was die Arbeitsbedingungen bei dem Sintervorgang wie Temperatur, Druck und Sinterdauer anbetrifft, so sind diese
von Fall zu Fall verschieden und hängen von den zur Herstellung der Elektrode verwendeten Stoffen ab. Der Bereich
der verwendbaren Temperaturen liegt beispielsweise zwischen 300 und 600 C, wobei der vorzugsweise zu verwendende
Bereich in den meisten Fällen zwischen 500 und 600 C liegt.
2 Die anwendbaren Drücke liegen zwischen 100 kg/cm und
2
2000 kg/cm ,· wobei der vorzugsweise anwendbare Druckbereich
2000 kg/cm ,· wobei der vorzugsweise anwendbare Druckbereich
2 2
zwischen 250 kg/cm und 750 kg/cm liegt. Die SinteiMauer
209883/ΠΒ36
geht von 0,5 bis 50 Minuten und liegt im allgemeinen
zwischen 2 und 8 Minuten.
Durch die gleichzeitige Anwendung von"Temperatur und Druck ist eine einwandfreie Sinterung bei niedrigeren
Temperaturen erzielbar. Dadurch wird die Wahl der im Einzelfall zu wählenden Ausgangsstoffe erleichtert und
die Zahl der verwendbaren Ausgangsstoffe ist verhältnismässig gross. Ausserdem gewährleistet dieses
verhältnismässig einfache Verfahren eine bessere Reproduzierbarkeit und damit eine grössere Zuverlässigkeit
der hergestellten Elektroden. So kann jede gewünschte Zusammensetzung des Ausgangsstoffgemischs genau im
voraus festgelegt werden und diese Zusammensetzung bleibt während des Sintervorgangs durch Warmpressen
unverändert. Auch die Parameter des Sintervorgangs . " selbst lassen sich genau im voraus festlegen.
Die in.diesem Verfahren hergestellten Elektroden haben eine sehr glatte Oberfläche, hohe Festigkeit und
regelmässige Verteilung der Porengrössen.im Innern des porösen Elektrodenkörpers.
Nachstehend werden einige praktische Beispiele zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben.
■
Eine positive Nickelelektrode wird in folgender Weiise hergestellt: Als Trägersubstanz wird Nickelpulver
wie beispielsweise Nickel Mond 255 verwendet, während wasserfreies Nickelfluorid als Ausgangsstoff für die
Aktivmasse der positiven Elektrode verwendet wird.
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Das als "aktivierbare" Masse verwendete wasserfreie NiP wird durch Behandlung von NiP, 4 HO in einem
Trockenofen bei 250 C an der Luft für eine Dauer von l6 Stunden gewonnen.. Dadurch wird im wesentlichen
wasserfreies NiP hergestellt, das nur wenige Prozent Wasser enthält. Dieses wasserfreie NiF wird danach
zerstossen und auf eine Korngrösse von 33/-* gesiebt.
Danach wird ein inniges Gemisch aus dem Nickelpulver und diesem Nickelfluoridpulver mit einem Mischungsverhältnis
von Ni : NiF von 56 : 44 in Volumenprozent hergestellt.
Dieses Gemisch wird dann in einer flachen rechteckigen Stahlform mit Innenabmessungen von 4 χ 3>5 cm ausgeformt.
Zu diesem Zweck werden zunächst 2,5 g des Pulvergemisches gleichmässig auf dem Boden der Stahlform verteilt und
ίei einem Druck von 100 kg/cm an der Luft kaltgepresst,
um eine erste kompakte Pulverschicht herzustellen. Auf diese Pulverschicht wird ein NicleLgitter aufgelegt, das
aus einem Drahtgewebe aus reinem Nickel bestehen kann, dessen Draht einen Durchmesser von 0,224 mm aufweist und
dessen Maschengrösse 0,5 mm beträgt. Dieses Gitter kann auch aus einem Drahtgewebe mit engeren Maschen und
feineren Drähten, beispielsweise mit einer Maschengrösse von 80 Mikron bei einem Drahtdurchmesser von 50 Mikron,
bestehen* so dass es ein geringeres Gewicht hat, oder es kann aus Streckmetallblech oder Lochblech bestehen.
Dieses Gitter wird dann mit einer gleichmässigen Schicht von 2,5 g des PulvergemIsche« bedeckt und diese Schicht
2 wird eberifaLls an der Luft bei einem Druck von 100 kg/cm
kaltgepresst, um eine zweite kompakte PulverschLcht
herzustellen.
83/0536
Die vollständige Ausformung der Elektrode kann in der Weise erfolgen,dass die beiden Pulverschichten
mit dem dazwischenliegenden Gitter in der gleichen Stahlform an der Luft für eine Dauer von drei Minuten
einem ersten WarmpressVorgang unterzogen wird. Dieser
Pressvorgang erfolgt ohne Sinterung bei einem Druck von 500 kg/cm und einer Temperatur von 300 C
Das Ausformen der Elektrode kann auch durch Aufspritzen des Pulvergemisches mit einer Spritzpistole
auf ein Trägerblech erfolgen, wobei das Pulvergemisch in Form einer Suspension in einem .flüchtigen Lösungsmittel
wie Azeton verwendet wird, dem ein geringer Anteil eines Kunstharzbindemittels wie Methylpolymethacrylat oder
Polystyrol zugegeben wird-
Danach wird die Elektrode durch Warmpressen in
2 einer Argonatmosphäre unter einem Druck von 500 kg/cm
und bei einer Temperatur von 550 C für eine Dauer von zwei Minuten gesintert. Dieser Warmpressvorgang kann
in einer mit Heizplatten ausgestatteten Presse oder direkt in der zum Ausformen der Elektrode benutzten
Stahlform erfolgen. Wenn das Warmpressen direkt in der zum Ausformen der Elektrode benutzten Stahlform
erfolgt, so lässt sich dadurch natürlich der Herstellungsvorgang wesentlich vereinfachen, denn
auf diese Weise ist es möglich, beim Ausformen der Elektrode in der Stahlform die. oben beschriebenen
vorbereitenden Arbeitsgänge des Warmpressens ohne Sintern einzusparen.
Nach dem Sintern durch Warmpressen wird die Elektrode unter Argon schnell auf Umgebungstemperatur
209883/0 53
-12- ' 221H16
abgekühlt. Die auf diese Weise hergestellte Elektrode hat eine hohe Festigkeit bei einer Porosität von 52 %
und eine flache Form mit einem Durchmesser von etwa 1 mm.
Wenn diese Elektrode in einen alkalischen Elektrolyten wie Pottasche CKOH), ON, getaucht wird,
so erfolgt spontan die folgende Reaktion:
- NiF +. 2 KOH >Ni 'OH) + 2 KF
Wenn diese Elektrode dann in einem alkalischen Elektrolyten bei einer Stromstärke von 100 mA für
die Dauer von 10 Stunden aufgeladen wird, so erfolgt die folgende elektrochemische Reaktion:
Ni (OH)2 + OH i>Ni 0OH + e"+ HO
Die auf diese Weise·geladene Elektrode kann einer
Reihe von Lade - und Entlade ν orgängen unterzogen werden. Nach etwa fünf dieser Arbeitsspiele mit einer
Entladetiefe Von 100 % und einer Entladedauer von drei Stunden erreicht die Elektrode ihre höchste
Kapazität. Nachdem die Elektrode in dieser Weise formiert worden ist; kann sie mit destilliertem Wasser gewaschen
werden, um die Fluoridionen zu entfernen, die durch die Umwandlung von Nickelfluorid NiF in Nickelhydroxyd
NiCOH) entstehen. Dieses Waschen ist jedoch nicht
unbedingt erforderlich, denn es wurde bereits durch Experimente nachgewiesen, dass diese Fluoridionen im
allgemeinen keine nachteilige Wirkung hinsichtlich der Korrosion des Metallträgers oder der elektrochemischen
Aktivität der Aktivmasse haben Es ist also möglich, die Elektrode direkt im Akkumulator zu montieren,
ehe ihre elektrochemische Armierung beginnt.
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Nach 500 Lade- und Entladevorgängen bei einem Ladeverhältnis von C/3 ist der Höchstwert der Volumenkapazität
immer noch konstant bei 122 Ah pro kg des ursprünglichen Pulvergemisches. Das ist eine Leistung,
die über dem mit den herkömmlichen Nickelsinter*-.·.. .
platte'nelektroden erzielbaren Wert liegt. Dieses ungewöhnliche Ergebnis ist dadurch zu erklären,
dass durch das Warmpressverfahren eine bessere Verteilung' der Aktivmasse im Innern&er Elektrode erzielt
wird, so dass die Aktivmasse einen höheren elektrochemischem Wirkungsgrad hat. Dies ist ferner
darauf zurückzuführen, dass die willkürliche Verteilung des mittleren Porendurchmessers, wie mit Hilfe eines'
Quecksilberporositätsmessers feststellbar ist, sich mehr auf den zwischen 0,5 und einigen Mikron liegenden
Durchschnittswert konzentriert, wodurch die Wirksamkeit der Aktivmasse begünstigt wird, und darauf, dass die
Elektroden keine geschlossenen Poren aufweisen.
Gemäss einer Variante des Verfahrens kann das Verhältnis von Ni zu NiP in dem Pulvergemisch auf 65 :
erhöht werden. Obwohl dies eine Verringerung der Volumenkapazität von 122 Ah/kg auf 97 Ah/kg zur Folge
hat, werden durch diese Erhöhung des Nickelanteils in dem zur Herstellung der Elektrode verwendeten Pulvergemisch
andere besondere Vorteile erzielt. So werden beispielsweise die mechanische Festigkeit und die
elektronische Leitfähigkeit der Elektrode verbessert und die gemäss dieser Variante hergestellte Elektrode
gestattet die Anwendung von höheren Entladegeschwindigkeiten. Ferner wurde in diesem Falle eine Lebensdauer
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von 1500 Lade- und Entladevorgängen bei einem Ladever h ältnis von C/3 ohne feststellbare
Wertminderung der Elektrode oder Verringerung ihrer Kapazität bei besonders schweren Prüfungsbedingungen
(Entladetiefe von 100$ und beträchtliche wiederholte
Ueberladung) erzielt.
Eine positive Nickelelektrode wird wie im Beispiel 1 beschrieben hergestellt, jedoch besteht
das Pulvergemisch aus 56 Gewichtsprozent Nickelpulver
(Nickel Mond 255), ^0% NiP und 4# CoP .
Bei der ersten Aufladung der Elektrode wird das CoF gleichzeitig mit dem NiP in Hydroxyd umgewandelt,
wodurch die Ladefähigkeit der Elektrode verbessert wird. Die Kapazität dieser Elektrode entspricht im
wesentlichen der Kapazität der gemäss Beispiel 1 hergestellten Elektrode.
Es wird eine negative Kadmiumelektrode unter Verwendung von Nickelpulver (beispielsweise Nickel
Mond 255) und wasserfreiem Kadmiumfluorid als Ausgangsstoffen hergestellt. Das Nickelpulver dient
zur Herstellung des Elektrodenträgers und das KadmiumfHuorid als "aktivierbare" Masse, die den
elektrochemisch wirksamen Stoff der Elektrode bildet. Es wird wasserfreies CdL? verwendet, das auf eine
Korngrösse von J>~j>
aa gesiebt ist, wie es im Handel erhältlich ist.
Zunächst wird ein Pulvergemisch^zubereitet, das.
83/0536
aus Nickel und Kadmiumfluorid in einem Volumenverhältnis
von 3VJ ϊ 53 besteht. Danach erfolgt das Ausformen und
Sintern durch Warmpressen der Elektrode wie im Beispiel 1 beschrieben.
Wenn die auf diese Weise hergestellte Elektrode in einen alkalischen Elektrolyten (beispielsweise KOH,
^N) getaucht wird, so erfolgt eine spontane Umwandlung
des Kadmiumfluorids in Kadmiumhydroxyd. Wenn die Elektrode dann einer Reihe von Lade-uid Entladevorgängen
in einem alkalischen Elektrolyten in einem Akkumulator unterzogen wird, wobei beispielsweise mit einer
Aufladung mit einem Ladeverhältnis von C/4 begonnen
wird, so wird das gesamte Hydroxyd in metallisches Kadmium umgesetzt.
Die aufgeladene negative Elektrode hat eine theoretische Volumenkapazität von 2l8 Ah pro kg des
Ni-CdF -Gemisches. Beim dreissigsten Lade- und Entladevorgang besitzt diese Elektrode eine
Volumenkapazität praktisch gleich 87 Ah/kg des Gemisches, was einer Ausbeute von ho% entspricht.
Beispiel 4
i ^
Es wird eine negative Kadmiumelektrode wie im Beispiel 5 beschrieben, jedoch unter Beimischung eines
Zusatzstoffes zu dem zum Warmpressen bestimmten Pulvergemisch, hergestellt. So kann dem Pulvergemisch
beispielsweise durch einfaches Beimischen Fe_0 -Pulver
2 3
zugesetzt werden, so dass das Pulvergemisii die folgende
Zusammensetzung in Gewichtsprozent hat:/
47 %Ni " .
50 % CdP2
3 % Fe2O5
3 % Fe2O5
-2 0 9.8 83/OF3fc
- i6 - ' 221U16
Durch einen derartigen Zusatz wird die Fähigkeit der Elektrode, sich während des Betriebs zu stabilisieren,
erheblich verbessert. So beträgt die Kapazität dieser Elektrode theoretisch 21J5 Ah/kg und in der Praxis beim
dreissigsten Lade- und Entladevorgang l4o Ah/kg, was einer Ausbeute von 66$ entspricht.
Das gleiche Ergebnis lässt sich durch Beimischung verschiedener anderer Zusatzstoffe zu dem Pulvergemisch
erzielen. So kann anstatt des Fe 0 beispielsweise TiOp
im gleichen Verhältnis verwendet werden.
Es wird eine negative Kadmiumelektrode wie im Beispiel j5 beschrieben, jedoch unter Austausch des
CdF , durch KCdF als den elektrochemisch wirksamen Stoff der Elektrode bildende "aktivierbare" Masse,
hergestellt.
Das KCdF_ wird folgendermassen zubereitet:
Ein äquimolekulares Pulvergemisch aus Kaliumfluorid
- 2 und Kadmiumfluorid wird bei 8 T/cm kaltgepresst und
dann in einer inerten Atmosphäre (Stickstoff) bei 600 C für die Dauer von 3 Stunden einer Wärmediffusionsbehandlung
unterzogen. Das nach dieser Behandlung gewonnene Produkt wird dann zerrieben, wieder Jcaltgepresst und noch einmal der gleichen
Behandlung wie vorstehend beschrieben unterzogen.
Das Endprodukt (KCdH ) wird zerrieben, auf eine Kojngrösse unter 50/« gesiebt und zur Herstellung der
negativen Elektrode, wie im Beispiel 3 beschrieben, verwendet.
Bei der Umsetzung des KCdF, in Cd(OH)0 in dem
3 2
209883/0536
alkalischen Elektrolyten wird das KF durch Auflösung entfernt und es wird auf diese Weise eine Elektrode
mit erhöhter Porosität erzielt. Durch die grössere Porosität wird die elektrochemische Wirkung der
Elektrode verbessert und eine höhere Paradleistung erzielt ('bis zu 75$ nach 100 Lade- und Entladevorgängen).
Beispiel 6; .
Es wird eine negative Kadmiumelektrode hergestellt, die antimagnetische Eigenschaften- aufweist und
beispielsweise für Raumfahrtzwecke verwendet werden kann, wobei nur antimagftetische Werkstoffe verwendet
werden.
Zu diesem Zweck wird ein Pulvergetaisch zubereitet,
das Silber als Trägersubstanz, KCdF (wie im Beispiel
5) als elektrochemisch wirksamen Stoff der Elektrode und Titandioxyd (Rutil) als Zusatzstoff enthält. Das
Gemisch hat die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
45 $ Ag
52 % KCdF
Das Ausformen und Sintern durch Warmpressen des Pulvergemisches erfolgt in der gleichen Weise wie im
Beispiel 1 beschrieben. Das als Stromsammler dienende Gitter besteht jedoch in diesem Falle aus Kupfer oder
Silber und das Sintern durch Warmpressen erfolgt unter Argon bei einer Temperatur von 500 C und einem Druck
2
von 250 kg/cm für eine Dauer von 5 Minuten.
von 250 kg/cm für eine Dauer von 5 Minuten.
Anstelle von Silber kann auch metallisches Kupfer als Trägersubstanz im gleichen Verhältnis und unter
den gleichen Bedingungen wie vorstehend beschrieben
209883/0536
verwendet werden. Die Paradleistung ist in beiden Fällen im wesentlichen die gleiche,, nämlich 75$·
Es wird eine zweipolige Elektrode hergestellt, die in Form von zwei nebeneinanderliegenden
Elementenhälften in einer alkalischen elektrischen Batterie verwendet werden soll und aus einer negativen
Kadmiumelektrode besteht, die über eine Nickelplatte mit einer positiven Nickelelektrode, verbunden ist.
Das Verfahren zur Herstellung dieser zweipoligen Elektrode ist wie folgt:
Zur Herstellung der negativen Elektrode wird zunächst ein Flüssigkeitsgemisch folgender Zusammensetzung
in Gewichtsprozent zubereitet: ' , Nickelpulver (Nickel Mond 255) CdF -Pulver
1% Fe^0„-Pulver
67,5$ Azeton als Lösungsmittel und
1% Fe^0„-Pulver
67,5$ Azeton als Lösungsmittel und
0,5% Polystyrolpulver als Bindemittel.
Zur Herstellung der positiven Elektrode wird dann ein Flüssigkeitsgemisch folgender Zusammensetzung in
Gewichtsprozent zubereitet:
l8 % Nickelpulver (Nickel Mond 255) 13-# NiF -Pulver
1 % CoF -Pulver
67,5 % Azeton als Lösungsmittel und
1 % CoF -Pulver
67,5 % Azeton als Lösungsmittel und
0,5 $ Polystyrolpulver als Bindemittel.
Auf jede Seite einer Nickelplatte der Grosse 5r.x 6 cm wird dann eines dieser beiden Gemische
aufgebracht, beispielsweise aufgespritzt, so dass auf jeder Seite der Nickelplatte ein 2 mm dicker Ueberzug
20988 3/0536
entsteht. Die auf diese Weise beiderseits überzogene Nickelplatte wird dann unter Argon in einer Presse
mit beheizten Pressplatten unter einem Druck von 500 kg/cm und bei einer Temperatur von 550 C für eine
Dauer von 2 Minuten warmgepresst.
Auf das Warmpressen folgt eine schnelle Abkühlung unter Argon und die danach erhaltene bipolare Elektrode
hat eine hohe Festigkeit und weist zu beiden Seiten der Nickelplatte eine 1 mm dicke Sinterschicht mit
einer Porosität von insgesamt 52 % auf.
Das Ausformen und Warmpressen dieser zweipoligen Elektrode kann auch in einer entsprechend ausgebildeten
Stahlform erfolgen. .
,
Beispiel 8i
Zur Herstellung einer positiven Silberelektrode wird ein Pulvergemisch folgender Zusammensetzung in
Gewichtsprozent angefertigt:
Metallisches Silberpulver
mit einer Korngrösse von
weniger als 3J5 Mikron 50 %
Silbersulfat mit ein'er
Korngrösse von weniger
als 50 Mikron 50 %
Das Silberpulver dient als Sinterträger, der der
Elektrode die für ihren Gebrauch erforderliche Leitfähigkeit und Festigkeit verleiht. Ein Teil dieses
Trägers ist ausserdem elektrochemisch aktivierbar und trägt zur Gesamtkapazität der Elektrode bei. Das
Silbersulfat liefert die entladene Aktivräasse, durch elektrochemische
209883/0636
Umsetzung in metallisches Silber. Diese Umsetzung kann beispielsweise
kurz vor Inbetriebnahme der Elektrode in einem alkalischen Silber-Zink- oder Silber-Kadmium-Akkumulator erfolgen.
Ausserdem verleiht das Silbersulfat der Elektrode nach
dieser Umwandlung in metallisches Silber die erforderliche
Porosität.
Dieses Pulvergemisch wird dann in einer geeigneten Form durch Warmpressen ausgeformt, nachdem ein
vorzugsweise aus Silverstreckmetall bestehendes Metallgitter zwischen zwei Schichten des Pulvergemisches
gelegt wurde. Das Warmpressen erfolgt bei einer Temperatur von 400 C unter einem Druck von 250 kg/cm
in normaler Atmosphäre (an der Luft) für eine Dauer von 5 Minuten. Di^danach erhaltene Elektrode hat eine
gute mechanische Festigkeit und nach der elektrochemischen Umsetzung des Silbersulfats eine Porosität von 52$.
Nach Inbetriebnahme in 6N-Pottasche liefert diese Elektrode eine Faradleistung von 54$, berechnet nach
der Gesamtmenge des darin enthaltenen Silbers, was einer Volumenkapazität der Elektrode von 268 Ah/kg
entspricht.
Zu*1 Herstellung einer negativen Zinkelektrode
wird ein.Pulvergemisch folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent angefertigt:
Metallisches Zinkpulver 4o %
Zinkoxydpulver ' 55 %
Quecks überoxydpulver k %
Ammoniumchlorid 1 %
209883/0F3 6
Die Kcmgrösse dieser Pulver entspricht etwa ~5$ U .
Das metallische Zinkpulver dient als Sinterträger, der der Elektrode die für 'ihren Gebrauch erforderliche
Leitfähigkeit und Festigkeit verleiht. Das Zinkoxyd dient als Aktivmasse, die sich in aufgeladenem Zustand durch
elektrochemische Umsetzung in metallisches Zink verwandelt. Diese Umsetzung kann beispielsweise kurz
vor Inbetriebnahme der Elektrode erfolgen und liefert den Strom in einem alkalischen Akkumulator. Ausserdem
gibt das Zinkoxyd der Elektrode die Fähigkeit, nach dem Sintern die erforderliche Erosi'tät zu bewahren. Das
Quecksilberoxyd wird beim ersten Aufladen der Elektrode in metallisches Quecksilber umgesetzt und ermöglicht
dadurch die Amalgamierung des Zinks zur Verringerung der Selbstentladung der Elektrode.
Danach erfolgt das Ausformen der Elektrode durch Warmpressen des Pulvergemisches in einer geeigneten
Form, nachdem eine vorzugsweise aus Kupfer bestehendes Metallgitter zwischen zwei Schichten des Pulvergemishces
gelegt wurde. Der auf diese Weise hergestellte Presskörper wird bei einer Temperatur von 4lO C, die in
der Nähe des Schmelzpunktes des Zinks (420 C) liegt,
2
unter einem Druck von 300 kg/cm in einer Argonatmosphäre für die Dauer von j5 Minuten warmgepresst. Auf diese Weise wird eine Elektrode in Form eines Sinterkörpers durch Sintern des darin enthaltenen metallischem Zinks erzeugt, wobei die vorgenannten Warmpressbedingungen ein leichtes Schmelzen des metallischen Zinks und damit den Sintervorgang bewirken. Während dieses Vorgangs blefflb das Zinkoxyd unverändert erhalten,
unter einem Druck von 300 kg/cm in einer Argonatmosphäre für die Dauer von j5 Minuten warmgepresst. Auf diese Weise wird eine Elektrode in Form eines Sinterkörpers durch Sintern des darin enthaltenen metallischem Zinks erzeugt, wobei die vorgenannten Warmpressbedingungen ein leichtes Schmelzen des metallischen Zinks und damit den Sintervorgang bewirken. Während dieses Vorgangs blefflb das Zinkoxyd unverändert erhalten,
209883/0536
während ein Teil des Quecksilberoxyds durch Berührung mit dem metallischem Zink reduziert wird. Dadurch wird
der Beginn einer Amalgamierungsphase eingeleitet* die das Schmelzen und die Verbindung der Zinkkörnchen
untere inander/ermöglicht.
Die auf diese Weise hergestellte Elektrode hat eine Porosität von insgesamt 52$ und ist fertig zur
Verwendung als negative Elektrode in einem elektrischen Akkumulator, beispielsweise einem Ag-Zn-Akkumulator>
und weist ausgezeichnete elektrochemische Eigenschaften auf.
Das Warmpressen muss bei einer Temperatur erfolgen, die die bestmögliche Sinterung gewährleistet. Diese
Temperatur hängt von dem Anteil des metallischen Zinks ab, das in dem im Einzelfall verwendeten Pulvergemisch
vorhanden ist. Dieses Pulvergemisch kann von 20 bis 70 Gewichtsprozent Zinkoxyd enthalten und in der
untenstehenden Tabelle sind die günstigsten Sintertemperatüren der verschiedenen Zusammensetzungen
der Zn-ZnO-HgO-Gemische angegebe.
Zusammensetzung in Gewichtsprozent |
Sintertemperatur C |
Zn ZnO HgO NH^Cl | |
20 75 4 1 30 65 4 1 4o 55 4 1 50 45 4 1 60 35 4 1 70 25 4/ 1 |
500 470 410 380 370 360 |
209883/0536
Wie aus der vorstehenden Tabelle ersichtlich ist, ist die günstigste Sintertemperatur um so höher,
je niedriger der Anteil an metallischem Zink ist. Wenn die Temperatur, bei der das Warmpressen ausgeführt
wird, wesentlich höher als die günstigste Sintertemperatür ist, besteht die Gefahr, dass das
Zink zu stark schmilzt und dadurch die Porosität der Elektrode in unerwünschter Weise verringert wird.
Wenn dagegen die beim Warmpressen4ngewandte Temperatur gegenüber der günstigsten Sintertemperatur zu niedrig
ist, so erfolgt keine ausreichende Sinterung und die hergestellte Elektrode hat keinen ausreichenden
Zusammenhalt und keine ausreichende Festigkeit.
Zur Herstellung einer negativen Zinkelektrode wird wie im Beispiel 9 beschrieben verfahren mit der
Ausnahme, dass anstatt des Zinkoxyds Zinkphosphat, also Zn (IOu) t verwendet wird. Dieses Salz kann aus
einem löslichen Zinksalz und einem alkalischen Phosphat durch Ausfällen gewonnen werden.
Das Gemisch aus Zn, Zn (Ρ(Κ), HgO und NH^Cl
hat ebenfalls die Zusammensetzung 4θ.: 55 : 4 : 1
in Gewichtsprozent. Die Temperatur, bei der das Warmpressen ausgeführt wird, beträgt jedoch 415 C,
während der Druck der gleiche wie im vorangehenden Beispiel ist.
Auch in diesem Falle hängt die günstigste Sintertemperatur von der Zusammensetzung des zur
Herstellung der Elektrode verwendeten Pulvergemisches ab. Die nachstehende Tabelle zeigt den Bereich der in
209883/0536
Frage kommenden Zusammensetzungen und die den einzelnen Zusammensetzungen entsprechende günstigste
Sintertemperatur.
Zusammensetzung in ; | Zn3(PO4) | 2 HgO | NH4C1 | Sintertemperatur C |
Gewichtsprozent | 75 | 4 | 1 | |
Zn | 65 | 4 | 1 | |
20 | 55 | 4 | 1 | 440 |
30 | 45 | 4 | 1 | 425 |
4Ό | 35 | 4 | 1 | 415 |
50 | 25 | 4 | 1 | 400 |
6o | 385 | |||
70 | 375 |
Während des Sinterns durch Warmpressen bleibt das Zinkphosphat unverändert. Durch Hydrolyse in
alkalischer Umgebung wird das Zinkphosphat dann in Hydroxyd umgesetzt , das dann beim ersten Aufladen
der Elektrode in metallisches Zink umgewandelt wird. Die auf diese Weise hergestellte Elektrode hat die
gMchen Eigenschaften wie die gemäss dem vorhergehenden
Beispiel hergestellte Elektrode.
Eine Kupferfluorid als Aktivmasse enthaltende positive Elektrode wird auf folgende Weise hergestellt:
Es wird ein Pulvergemisch aus 60 Gewichtsprozent pulverförmigem CuP mit einer Korngrösse von weniger
als 33 M und 4o Gewichtsprozent pulverförmigem Kupfer mit einer Korngrösse von weniger als 25JU zubereitet.
Dieses Gemisch wird dann in einer Form, wie in Beispiel
209883/0536
1 beschrieben, unter Einlagerung eines KupfeigLtters aus Streckmetall als Stromsammler ausgeformt.
Danach wird die Elektrode durch Warmpressen in
ο der Form bei einer Temperatur von 500 C unter einem
Druck von 250 kg/cm in einer Argonatmosphäre für die Dauer von 5 Minuten gesintert.
Auf diese Weise wird eine poröse Elektrode erzielt, die sich zur Verwendung als Kathode in einem
anheizbaren Primärelement eignet, das in einem wässrigen Elektrolyten arbeitet und eine hohe
Energiedichte liefert. Wenn diese Elektrode beispielsweise in einer Ammoniumfluoridlösung angebracht wird,, so kann
sie in einer Stunde mit gleichbleibender Spannung entladen werden. Während dieser Entladung bleibt
die Spannung der Elektrode sehr stabil und unter den vorgenannten Bedingungen wird eine Faradleistung
von 8o$ erreicht, was einer effektiven Leistung von 250 Ah pro kg des Pulvergemisches entspricht.
Diese Elektrode kann auch in einem nicht wässrigen Elektrolyten verwendet werden, .der beispielsweise aus
einer Lithiumperchloratlösung in Propylenkarbonat bestehen kann. Ihre im Verhältnis zu einer metallischen
Lithiumelektrode gemessene Spannung beträgt dann +3.»53 Volt, was ziemlich genau dem theoretischen Wert
von +3,353 Volt entspricht. In diesem Elektrolyten
lässt sich die Elektrode ebenfalls ausgezeichnet mit hoher Energiedichte in einem Akkumulator entladen.
Zur Herstellung einer positiven Elektrode mit Nickelfluorid als Aktivmasse wird wie im Beispiel l
beschrieben verfahren, wobei die Zusammensetzung des Pulvergemisches in Gewichtsprozent jedoch 55$
NiF und 45$ Nickel umfasst.
Nach dem Einbringen der Elektrode in einen aus einer Lithiumperchloratlösung in Propylenkarbonat
bestehenden nicht wässrigen Elektrolyten beträgt die Spannung der Elektrode im Verhältnis zur Spannung
einer Lithiumelektrode +2,75 Volt bei einem theoretischen Wert von 2,82 Volt. Auch diese Elektrodelässt
sich ausgezeichnet in dem Elektrolyten entladen.
Zur Herstellung einer positiven Elektrode mit Quecksilberoxyd als Aktivmasse wird folgendermassen
verfahren:
Es wird ein Pulvergemisch der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent zubereitet:
HgO^Pulver 80$
Silberpulver 20$
(Kongrösse 33 JU)
Nach dem Ausformen der Elektrode wiö im Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung eines aus einem
Streckmetall-Silbergitter bestehenden Stromsammlers erfolgt das Warmpressen des Elektrodenkörpers in der
Form unter Argon bei einer Temperatur von 300 C und
2 unter einem Druck von 250 kg/cm .
Die auf diese Weise hergestellte Elektrode kann in eine 6N-Pottaschelösung eingebracht und im Verlauf
von 5 Stunden einer galvanostatischen Entladung unterzogen werden. Während der Entladung bleibt die
Spannung der Elektrode bemerkenswert konstant und
liegt in der Nähe des thoretischen Wertes. Die
Elektrode hat eine effektive Volumenkapaaität von 200 Ah pro kg des Pulvergemisches, was einer
kapazitiven Ausbeute von 100$ entspricht. Bei der Entladereaktion entsteht Quecksilber, aber Quecksilbertröpfchen sind nicht festzustellen.
Elektrode hat eine effektive Volumenkapaaität von 200 Ah pro kg des Pulvergemisches, was einer
kapazitiven Ausbeute von 100$ entspricht. Bei der Entladereaktion entsteht Quecksilber, aber Quecksilbertröpfchen sind nicht festzustellen.
Diese Elektrode eignet sich besonders gut zur Verwendung in Primärelementen, beispielsweise
Quecksilber-Kadmiumelementen, die bei sehr niedrigen Temperaturen arbeiten und während der Entladung eine vollkommen konstante Spannung in Verbindung mit
hoher Lebensdauer und Lagerfähigkeit haben sollen.
Quecksilber-Kadmiumelementen, die bei sehr niedrigen Temperaturen arbeiten und während der Entladung eine vollkommen konstante Spannung in Verbindung mit
hoher Lebensdauer und Lagerfähigkeit haben sollen.
Zur Herstellung einer Elektrode auf der Basis von HgO wird ein Pulvergemisch zubereitet, das aus 6ö
Gewichtsprozent pulverförmiger!! HgO und 40
Gewichtsprozent pulverförmigem Silber besteht. Dieses Pulvergemisch wird wie im Beispiel IJ> beschrieben ausgeformt und warmgepresst, um eine Elektrode in Form eines porösen Sinterkörpers herzustellen.
Gewichtsprozent pulverförmigem Silber besteht. Dieses Pulvergemisch wird wie im Beispiel IJ> beschrieben ausgeformt und warmgepresst, um eine Elektrode in Form eines porösen Sinterkörpers herzustellen.
Diese Elektrode kann in einem alkalischen
Elektrolyten wie KOH 6n sehr oft mit grosser Entladetiefe entladen und wiederaufgeladen werden, wobei die
Spannung der Elektrode bei der Entladung äusserst konstant bleibt.
Elektrolyten wie KOH 6n sehr oft mit grosser Entladetiefe entladen und wiederaufgeladen werden, wobei die
Spannung der Elektrode bei der Entladung äusserst konstant bleibt.
Diese Elektrode eignet sich besonders für
Akkumulatoren wie Quecksilber-Kadmium-Akkumulatoren, die bei niedriger Temperatur arbeiten und eine hohe Lebensdauer bei konstanter Entladespannung ohne
irgendwelche Gasentladungen haben sollen. Wie auö
Akkumulatoren wie Quecksilber-Kadmium-Akkumulatoren, die bei niedriger Temperatur arbeiten und eine hohe Lebensdauer bei konstanter Entladespannung ohne
irgendwelche Gasentladungen haben sollen. Wie auö
209883/0536
.28. ' 221 UI 6
der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, sind die zur Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens erforderlichen Arbeitsgänge leicht auszuführen und ohne weiteres reproduzierbar. Dieses
Verfahren gestattet die Herstellung von Elektroden verschiedener. Art mit hoher Kapazität pro Flächeneinheit
und verbesserten mechanischen Eigenschaften, die erforderlich sind, um die Elektrode unempfindlich
gegen Stösse Erschütterungen und Beschleunigungen aller Art zu machen, Ausserdem gewährleistet dieses
Verfahren eine gute elektronische Leitfähigkeit des gesinterten Trägers und einen guten Kontakt zwischen
dem Träger und der Aktivmasse, wodurch eine höhere Leistung erzielt wird. Dieses Verfahren gestattet die
Herstellung sowohl von aufgeladenen Elektroden für Primärelemente als auch von leicht in einem
Sekundärelement aufzuladenden Elektroden.
Die aus einem Metallfluorid hergestellten und zur Verwendung in einem alkalischen Akkumulator
bestimmten Elektroden können vor ihrem Gebrauch auch einer Aktivierungsbehandlung unterzogen werden,
durch die das Metallfluorid vollständig In das entsprechende Hydroxyd umgesetzt wird. So können die
Elektrodenkörper beispielsweise, nachdem sie wie vorstehend beschrieben fertiggestellt sind,
unbeschränkte Zeit gelagert werden, was einen weiteren"Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens
darstellt.
Die Dauer dieser Aktivierungsbehandlung hängt von der Temperatur ab, bei der sie durchgeführt wird. Die
209883/0536
untenstehende Tabelle zeigt eindeutig den beträchtlichen
Einfluss, den die Temperatur auf- die Dauer der vollständigen
Umsetzung des Nickel-bzw. Eadmiumfluorids in das entsprechende Hydroxyd in einem mechanisch bewegten
KOH 6N-Bad ausübt.
^"^""-»^^ mechanisch | NiF2 | ti | OdF2 | Stunden |
Temperatur ^^"^«^^ | 20 Stunden | It | ■42 | It |
25°C | 12 | Il | 35 | ■ ti |
30°C | 8 | It | 30 | ti |
55°C | 5 | It | 20 | Il |
40°C | 4 | 16 | It | |
45°C | 3 | 8 | ||
5O0C | ||||
09883/0536
Claims (1)
- -30- 221 U1Patentansprüche;rlv- Verfahren zur Herstellung von Elektroden, insbesondere für Primär- oder Sekundärelemente^ bestehend aus einem porösen Elektrodenkörper mit einem elektrochemisch aktiven Stoff und einem als mechanische Trägersubstanz dienenden leitfähigen Stoff, dadurch ,',gekennzeichnet, dass ein pulverförmiges Gemisch des elektrochemisch aktiven Stoffs und des leitfähigen Stoffs hergestellt wird, wobei der elektrochemisch aktive Stoff ein Pulver einer Verbindung dieses Suffs ist oder ein Pulver ,.das diesen Stoff durch chemische oder elktrochemische Reaktion erzeugen kann, und der leitfähige Stoff ein Pulver in ausreichender Menge ist, um die Sinterung der Teilchen dieses leitfähigen Stoffs zu ermöglichen, und dass dieses Gemisch warmgepresst wird, um in dieser Weise durch Sintern des leitfähigen Stoffs unter Druck ohne chemische Umwandlung oder Verflüchtigung der vorgenannten Verbindung während des Sinterns einen Elektrodenkörper der gewünschten Form herzustellen.2.- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmpressen des Pulvergemisches in einer gegenüber den Bestandteilen des Pulvergemisches chemisch inerten Atmosphäre erfolgt.Jf9- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Stoff aus Nickel besteht.4.- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein Metallfluorid209883/0F36■ -31 - 221H16des elektrochemisch aktiven Stoffs ist.5·- Verfahren nach den Patentansprüchen 1, 5 und 4 zur Herstellung einer positiven Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Stoff aus Nickel und die Verbindung aus Nickelfluorid besteht.6.- Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch aus Nickel und Nickelfluorid eine geringe Menge Kobaltfluorid zugesetzt wird.7·- Verfahren nach den Patentansprüchen 1, >4
und/zur Herstellung einer negativen Elektrode, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Stoff aus Nickel und die Verbindung aus Kadmiumfluorid besteht.8.- Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch wenigstens 50 Gewichtsprozent Kadmiumfluorid enthält.9.-Verfahren nach" Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch einen Zusatzstoff zur Stabilisierung der Kapazität der Elektrode während der Lade- und Entladevorgänge enthält.10 «.·"■' Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 7 bis 9j dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff aus Pe 0 besteht.11.- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die ι !Verbindung aus KCdP besteht.12.- Verfahren nach den Patentansprüchen 1209883/0536-32- 221H16und 7 bis 9* dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff aus TiOp besteht.1J5.- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmpressen bei einer Temperatur von j500 bis 600 C und unter einem Druck2
von 250 bis 750 kg/cm erfolgt.l4.- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch Kupferfluorid als elektrochemisch aktiven Stoff und Kupfer als leitfähigen Stoff enthält.15.- Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und J>, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch Nickelfluorid als elektrochemisch aktiven Stoff und Nickel als leitfähigen Stoff enthält.16.- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulvergemisch Quecksilberoxyd als elektrochemisch aktiven Stoff und Silber als leitfähigen Stoff enthält.17·- Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Elektrodenkörper ein Metallgitter eingebettet wird.209883/0536
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OHW | Rejection |