DE2229977A1 - METHOD OF APPLYING A NEGATIVE ACTIVE MASS TO AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUPPORT - Google Patents
METHOD OF APPLYING A NEGATIVE ACTIVE MASS TO AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUPPORTInfo
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Dipl.-lng. H. Sauenland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-lng. K. BergenDipl.-Ing. H. Sauenland · Dr.-lng. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen
Patentanwälte · 4000 Düsseldorf · Cecilienallee 7S · TelefonPatent Attorneys · 4000 Düsseldorf · Cecilienallee 7S · Telephone
Unsere Akte: 27 527 19. Juni 1972Our file: 27,527 June 19, 1972
International Nickel Limited, Thames House, Millbank, London, S.W.. 1 EnglandInternational Nickel Limited, Thames House, Millbank, London , SW. 1 England
"Verfahren zum Aufbringen einer negativen aktiven Masse auf einen elektrisch leitenden Träger" "Method for applying a negative active composition to an electrically conductive carrier"
In Nickel-Eisen-Akkumulatoren besteht die aktive Masse normalerweise aus einem Gemisch von <^-Eisen und Magnetit (Fe^O^) und wird üblicherweise durch Spülen eines feinkörnigen reinen Eisens mit heißem Wasser, anschließendes Erwärmen in Anwesenheit von Luft auf dampfbeheizten Tischen hergestellt. Das aus ^-Eisen und Magnetit bestehende Gemisch wird dann feingemahlen und in Tuben oder Taschen gestampft, die als Stromleiter dienen.In nickel-iron accumulators, the active mass usually consists Made from a mixture of <^ - iron and magnetite (Fe ^ O ^) and is usually made by flushing a fine-grained pure iron with hot water, then heating in the presence of air on steam-heated tables manufactured. The mixture consisting of ^ iron and magnetite is then finely ground and tamped into tubes or bags that serve as conductors.
Unter dem Gesichtspunkt der Kapazität, die sich von der reversiblen Reduktion und Oxydation des Eisenoxyds beim Laden und Entladen ergibt, wird normalerweise nicht mehr als 20 bis 23% des Eisens der Masse benutzt. Der Erfindung IJEgt daher die Aufgabe zugrunde, eine aktive Masse zu schaffen, bei der ein höherer Prozentsatz des Eisens von beispielsweise 40% verwendet wird. Des weiteren besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zu schaffen, naph dem eine aktive Eisenmasse festhaftend auf eine Folie oder einen anderen Leiter, beispielsweise aus Nickel, Eisen, Kupfer oder einer Nickel-Eisen-From the point of view of the capacity resulting from the reversible reduction and oxidation of the iron oxide during loading and unloading, normally not more than 20 to 23% of the iron of the mass is used. The invention is therefore based on the object of creating an active mass in which a higher percentage of iron, for example 40%, is used. Furthermore, the object is to create a method, naph which an active iron mass adhering firmly to a foil or another conductor, for example made of nickel, iron, copper or a nickel-iron
20 ÜB 83/0 8 3920 ÜB 83/0 8 39
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Legierung, aufgebracht werden kann.Alloy, can be applied.
Bei Akkumulatoren geht das Bestreben dahin, das Gewichtsverhältnis der aktiven Masse zum für deren Aufnahme bzw. Halterung erforderlichen Metall so groß wie möglich zu machen, um auf diese Weise das Gesamtgewicht des Akkumulators zu verringern.In the case of accumulators, the aim is the weight ratio to make the active mass as large as possible for the metal required for holding or holding it, in order to reduce the total weight of the accumulator in this way.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht darin, daß zunächst unter Verwendung eines Eisen(II)-Ionen und Ammoniumionen enthaltenden Elektrolyten die aktive Masse auf einem Träger galvanisch niedergeschlagen wird. Das galvanische Niederschlagen kann in Gegenwart eines Eisen(ll)-Ammoniumsalzes stattfinden, bei dem es sich vorzugsweise um Eisenammonsulfat oder auch Eisenammoniumsulphamat handelt. Der Elektrolyt braucht nicht unbedingt nur ein einziges Salz zu enthalfen; er kann auch unter Verwendung eines Gemisches aus Eisen(II)-Sulfats und Ammoniumsulfat oder der entsprechenden Sulphamate hergestellt werden.The object on which the invention is based is achieved by initially using an iron (II) ion and electrolytes containing ammonium ions, the active material is galvanically deposited on a carrier will. The galvanic deposition can take place in the presence of a ferrous ammonium salt, in which it preferably iron ammonium sulphate or iron ammonium sulphamate acts. The electrolyte need not necessarily contain a single salt; he can also take Using a mixture of iron (II) sulphate and ammonium sulphate or the corresponding sulphamates will.
Die chemische Zusammensetzung einer aus dem vorerwähnten Elektrolyten abgeschiedenen Masse variiert zwischen dem reinen Eisen einerseits über Eisenoxyd zum reinen Eisen (IIl)Hydroxyd je nach den Verfahrensbedingungen, insbesondere in Abhängigkeit vom pH-Wert des Elektrolyten und der Kathodenstromdichte. Von besonderer Bedeutung ist es dabei, die Verfahrensbedingungen so aufeinander abzustimmen, daß mindestens ein Teil der aktiven Masse aus Eisenoxyd, hydratisiertem Oxyd oder Hydroxyd besteht. Die Anwesenheit wesentlicher Mengen feinverteilten Eisen, beispielsweise 30 bis 40%, in der aktiven Masse ist ohne großen Nachteil, wenngleich die aktive Masse vorzugsweise oder doch mindestens zum größten ; Teil oxydisch ist.The chemical composition of a mass deposited from the aforementioned electrolyte varies between pure iron on the one hand via iron oxide to pure iron (IIl) hydroxide depending on the process conditions, in particular depending on the pH of the electrolyte and the cathode current density. It is of particular importance to coordinate the process conditions so that at least part of the active material consists of iron oxide, hydrated oxide or hydroxide. The presence of substantial amounts of finely divided iron, for example 30 to 40%, in the active composition is without great disadvantage, although the active composition is preferably or at least to the greatest extent ; Part is oxidic.
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Der pH-Wert bedarf jedoch einer sorgfältigen Einstellung, d.h. er muß hoch genug sein, um zu gewährleisten, daß der Niederschlag mindestens teilweise oxydisch ist, während er andererseits nicht so hoch liegen darf, daß grobes Eisen(ll)-Hydroxyd aus der Lösung ausfällt. Bei niedrigem pH-Wert wird nur Eisen und kein Eisenoxyd oder Hydroxyd auf dem kathodisch geschalteten Träger niedergeschlagen. Mit steigendem pH-Wert wird in zunehmendem Maße Eisen(Il)-Hydroxyd auf der Kathode niedergeschlagen, bis bei einem pH-Wert von etwa 5,5 im wesentlichen das ganze Eisen aus dem Bad als Eisen(II)-Hydroxyd ausgefällt wird.However, the pH must be carefully adjusted, i.e. high enough to ensure that the Precipitation is at least partially oxidic, while on the other hand it must not be so high that it is coarse Iron (II) hydroxide precipitates out of solution. At low pH-value only iron and no iron oxide or hydroxide is deposited on the cathodic carrier. With increasing pH, iron (II) hydroxide becomes more and more common deposited on the cathode until essentially all of the iron is removed at a pH of about 5.5 the bath is precipitated as iron (II) hydroxide.
Wenngleich an sich eine hohe Stromdichte stets zu bevorzugen ist, kann dabei an der Kathode Wasserstoff entstehen, der das Haftungsvermögen der aktiven Masse auf der Folie bzw. dem Träger vermindert. Die maximal zulässige Strom-Although a high current density is always preferable, hydrogen can be generated at the cathode. which reduces the adhesion of the active composition to the film or the carrier. The maximum permissible current
dichte beträgt daher 14O mA/cm , vorzugsweise jedoch 20density is therefore 140 mA / cm, but preferably 20
bis 100 mA/cm . Liegt die Stromdichte innerhalb des vorerwähnten Bereiches, so muß der pH-Wert mindestens 2,5, vorzugsweise jedoch 3 bis 4,4 oder 3 bis 4 betragen. Sofern dieup to 100 mA / cm. If the current density is within the aforementioned range, the pH must be at least 2.5, preferably however 3 to 4.4 or 3 to 4. Unless the
Stromdichte 100 mA/cm übersteigt, sollte der pH-Wert etwas unter 2,5, jedoch nicht unter 1,0 liegen.If the current density exceeds 100 mA / cm, the pH should be slightly below 2.5, but not below 1.0.
Da es unerläßlich ist, den pH-Wert in der vorerwähnten Weise einzustellen, muß der Elektrolyt gepuffert werden. Als Puffer eignen sich ganz besonders die Dihydrogenphosphate der Alkalimetalle, insbesondere des Natriums, das dem Elektrolyten rein oder auch in Phosphorsäure zugesetzt werden kann.Since it is essential to adjust the pH in the above-mentioned manner, the electrolyte must be buffered. as Buffers are particularly suitable, the dihydrogen phosphates of the alkali metals, especially sodium, which is the Electrolytes can be added pure or in phosphoric acid.
Weiterhin sind als Puffer die Alkalimetalltatrate und -lacktate geeignet, die selbst oder in Form der Alkalien mit den entsprechenden Säuren zugesetzt werden können. Durch VersucheThe alkali metal crime rates and lacquer rates are also used as buffers suitable, which can be added themselves or in the form of the alkalis with the corresponding acids. Through trials
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wurde festgestellt, daß der Niederschlag eine geringe Menge Anionen des Puffers enthält, die im Einzelfall von der Stromdichte und der Konzentration des Puffers abhängig ist.it was found that the precipitate contains a small amount of anions of the buffer, which in the individual case of the current density and the concentration of the buffer is dependent.
Der pH-Wert kann bei jedem Elektrolyten und Puffer mittels Ätzkali eingestellt werden.The pH value of each electrolyte and buffer can be adjusted using caustic potash.
Die Elektrolyse wird vorzugsweise bei Raumtemperatur bis 300C durchgeführt. Vorzugsweise enthält der Elektrolyt 0,1 bis 0,65 M (NH^)2SO4FeSO4.6H2O und 0,1 bis 0,5 M NaH£ PO4.2H2O. Die Anode besteht dabei vorzugsweise' aus Eisen und ist daher im Elektrolyten löslich.The electrolysis is preferably carried out at room temperature to 30 ° C. The electrolyte preferably contains 0.1 to 0.65 M (NH 2 ) 2 SO 4 FeSO 4 .6H 2 O and 0.1 to 0.5 M NaH £ PO 4 .2H 2 O. The anode is preferably made of Iron and is therefore soluble in the electrolyte.
Die Dicke des Niederschlags steigt im wesentlichen mit der Dauer der Elektrolyse an, so daß diese bei gleichen Verfahrensbedingungen ein praktisches Indiz für die Niederschlagsdicke ist. Die Niederschlagsdicke beträgt bei der Verwendung von Folien als Träger vorzugsweise 10 bis 100 /^m, obgleich größere Niederschlagsdicken aufgebracht werden können, wenn die aktive Masse vom Träger entfernt wird.The thickness of the precipitate increases essentially with the duration of the electrolysis, so that this takes place under the same process conditions is a practical indication of the depth of precipitation. The precipitation thickness is when using of films as a carrier preferably 10 to 100 / ^ m, although greater thicknesses of precipitation can be applied when the active mass is removed from the carrier.
Der Niederschlag besitzt ein blau-schwarzes und kolloidales Aussehen mit sehr großer Oberfläche. Die unter Verwendung des nach dem e'findungsgemäßen Verfahren hergestellten Niederschlags hergestellten Akkumulatoren besitzen eine gute Anfangskapazität; allerdings fällt die Kapazität bei wiederholten Lade- und Entladezyklen auf unerwünscht niedrige Werte ab.The precipitate is blue-black and colloidal Appearance with a very large surface. The precipitate produced using the process according to the invention The accumulators produced have a good initial capacity; however, the capacity drops with repeated Charge and discharge cycles from undesirably low values.
Ein besonders wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß geringe· Mengen Schwefel, entweder als elementarer Schwefel, oder als Eisensulfid, in den Niederschlag eingebracht werden. Es wurde nämlich festgestellt, daß der Schwefel die Anfangskapa-A particularly important feature of the invention is that small amounts of sulfur, either as elemental sulfur, or as iron sulfide, can be introduced into the precipitate. It was found that the sulfur is the initial capacity
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ziisb erhöht und. die Zyklus dauer in starkem Maße erhöht. Der Schwefel wird dem Elektrolyten vorzugsweise als Natriummethabisulfit in einer Menge von vorteilhafterweiseziisb increased and. the cycle duration is greatly increased. The sulfur is preferably added to the electrolyte as sodium methabisulfite in an amount of beneficial
-4 -2-4 -2
10 Ms 10 M zugesetzt. Es können auch andere, im Elektrolyten chemisch stabile Schwefelträger einschließlich Thioharnstoff und Natriurathiοsulfat verwendet werden. Kolloiadaler Schwefel selbst kann auch aus einem schwefelhaltigen Puffer, beispielsweise aus einer Pufferlösung aus Natriumsulfit und schwefeliger Säure, die während der Elektrolyse teilweise zersetzt wird und Schwefel freisetzt, in den Niederschlag eingebracht werden. Die Menge des in die aktive Masse eingebrachten Schwefels beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,0%.10 Ms 10 M added. Other sulfur carriers, including those which are chemically stable in the electrolyte, can also be used Thiourea and Natriurathiοsulfat can be used. Colloidal sulfur itself can also be obtained from a sulfur-containing one Buffer, for example from a buffer solution of sodium sulfite and sulfurous acid, which during The electrolysis is partially decomposed and releases sulfur, which can be introduced into the precipitate. The amount the sulfur introduced into the active material is preferably 0.1 to 1.0%.
Der Schwefel kann in den Niederschlag auch während des anfänglichen elektrolytischen Ladens der Elektrode eingeführt werden, die aus dem leitenden Träger mit der negativen aktiven Masse besteht. Der Schwefel kann auch aus einem Alkalimetallsulfid oder Polysulfid im Elektrolyten stammen, dessen Konzentration 10 bis 10 -molar ist..The sulfur can be in the precipitate even during the initial electrolytic charging can be introduced from the conductive support to the negative electrode active mass. The sulfur can also consist of an alkali metal sulfide or polysulfide in the electrolyte originate, the concentration of which is 10 to 10 molar ..
Vorteilhafterweise enthält der Niederschlag auch Kupfer. Dabei kann der Elektrolyt ein lösliches Kupfersalz, vorzugsweise Kupfersulfat in einer solchen Menge enthalten, daß der Niederschlag 1 bis 20% des Eisengewichts an Kupfer enthält. Wenn in dieser Weise Kupfer eingebracht wird, ist die Anode vorzugsweise unlöslich.The precipitate advantageously also contains copper. The electrolyte can contain a soluble copper salt, preferably copper sulfate, in such an amount that the precipitate contains 1 to 20% of the iron weight of copper. When copper is introduced in this way, the anode is preferably insoluble.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen des näheren erläutert, bei denen die aktive Masse jeweils auf eine 7 jU^m dicke Nickelfolie durch eine Elektrolyse bei Raumtemperatur aufgebracht wurde. In jedem Falle wurde die in mg/cm gemessene Gewichtszunahme und in den meisten Fällen auch der Eisengehalt des Niederschlags bestimmt.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments , in which the active material was applied to a 7 μm thick nickel foil by electrolysis at room temperature. In each case the weight increase measured in mg / cm and in most cases also the iron content of the precipitate was determined.
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Außerdem wurde die Anfangskapazität nach einem vollen Laden in einer 20% KOH und 1,5 g/l LiOH enthaltenden LösungIn addition, the initial capacity became after a full charge in a solution containing 20% KOH and 1.5 g / L LiOH
in mAh/cm der Elektrodenoberfläche gemessen, ehe die Spannung gegen eine Quecksilber/Quecksilberoxyd-Vergleichs elektrode auf -0,6 V fiel; zudem wurde in den meisten Fällen auch die Kapazität nach mehreren Lade- und Entladezyklen in derselben Lösung bestimmt.Measured in mAh / cm of the electrode surface before the voltage against a mercury / mercury oxide comparison electrode fell to -0.6V; moreover, in most cases, the capacity also increased after several charging and discharging cycles determined in the same solution.
Der Elektrolyt enthielt 0,6 M Eisen(II)-Ammoniumsulfat (FeSO4(NH^)2SO4.6H2O) und 0,5 M Natriumbiphosphat (NaH2PO 2H9O) bei einem pH-Wert von 3,1. Die Elektrolyse dauerteThe electrolyte contained 0.6 M iron (II) ammonium sulfate (FeSO 4 (NH ^) 2 SO 4 .6H 2 O) and 0.5 M sodium biphosphate (NaH 2 PO 2H 9 O) at a pH value of 3, 1. The electrolysis lasted
12,8 Minuten bei einer Kathodenstromdichte von 70 mA/cm , Die Gewichtszunahme ergab sich zu 6,8 mg/cm bei einer Niederschlagsdichte von 62 ^m auf beiden Folienseiten.12.8 minutes at a cathode current density of 70 mA / cm, The increase in weight was 6.8 mg / cm with a precipitation density of 62 ^ m on both sides of the film.
/ ρ/ ρ
Die Anfangskapazität lag bei 1,6 mAh/cm und die KapaziThe initial capacity was 1.6 mAh / cm and the capaci
nach 10 Lade- und Entladezyklen bei 0,2 mAh/cm .after 10 charge and discharge cycles at 0.2 mAh / cm.
Bei einem Elektrolyten der unter Beispiel 1 beschriebenen Art wurde der pH-Wert durch Zugabe von 0,2 M NaOH auf 3,3In the case of an electrolyte of the type described in Example 1, the pH was increased to 3.3 by adding 0.2 M NaOH
eingestellt. Die Kathodenstromdichte betrug 50 mA/cm , und nach 18-minütiger Elektrolyse ergab sich eine Gewichtstu-set. The cathode current density was 50 mA / cm, and after 18 minutes of electrolysis there was a weight increase
nähme von 12,24 mg/cm bei einer Niederschlagsdichte von 100 farn, auf jeder Folienseite. Die Anfangskapazität be-would take from 12.24 mg / cm with a precipitation density of 100 ferns, on each side of the film. The initial capacity is
trug 1,56 mAh/cm und die Kapazität nach 10 Lade- und Ent-carried 1.56 mAh / cm and the capacity after 10 charging and discharging
ladezyklen 0,18 mAh/cm .charging cycles 0.18 mAh / cm.
Da der Niederschlag im Falle der Beispiele 1 und 2 keinenSince the precipitate in the case of Examples 1 and 2 no
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Schwefel enthielt war die Kapazität in beiden Fällen nach 10 Zyklen sehr gering. Aus diesem Grunde wurde bei den nachfolgend beschriebenen Beispielen jeweils Schwefel in die aktive Masse eingebracht.Containing sulfur, the capacity was very low in both cases after 10 cycles. For this reason, the Examples described below, each sulfur introduced into the active material.
Der Elektrolyt enthielt 0,4 M Eisen(II)-Ammoniumsulfat, 0,2 M Natriumdihydrogenphosphat, 0,1 M Natriumhydroxyd und 0,001 M Natriummethabisulfit bei einem pH-Wert von 3,6. Nach 12-minütiger Elektrolyse bei einer Stromdichte von 90 mA/cm betrug der Schwefelgehalt des Niederschlags 0,163%.The electrolyte contained 0.4 M iron (II) ammonium sulfate, 0.2 M sodium dihydrogen phosphate, 0.1 M sodium hydroxide and 0.001 M sodium methabisulfite at pH 3.6. After 12 minutes of electrolysis at a current density of 90 mA / cm, the sulfur content of the precipitate was 0.163%.
Der Gewichtszuwachs lag bei 6,05 mg/cm und der Eisenanteil in der aktiven Masse bei 77%. Die Kapazität verhielt sich beim Laden und Entladen wie folgt.The weight gain was 6.05 mg / cm and the iron content in the active mass at 77%. The capacity behaved as follows when charging and discharging.
1. Zyklus 1,28 mAh/cm2 1st cycle 1.28 mAh / cm 2
.20. Zyklus 2,36 ".20. Cycle 2.36 "
40. Zyklus 2,34 »40th cycle 2.34 »
100. Zyklus 1,83 ".100th cycle 1.83 ".
Der Elektrolyt enthielt 0,6 M Eisen(II)-Ammoniumsulfat, 0,6 M Natriumdihydrogenphosphat und 0,00006 M Natriummethabisulfit. Die Elektrolyse dauerte 12,8 Minuten bei einem pH-Wert von 3 bis 4 und einer Stromdichte von 70 mA/cm . Dabei ergab sich ein Schwefelgehalt im Niederschlag von 0,10%, eine Gewichts-The electrolyte contained 0.6 M ferrous ammonium sulfate, 0.6 M Sodium dihydrogen phosphate and 0.00006 M sodium methabisulfite. The electrolysis lasted 12.8 minutes at a pH of 3 to 4 and a current density of 70 mA / cm. It resulted a sulfur content in the precipitate of 0.10%, a weight
zunähme von 7,8 mg/cm und ein Eisengehalt des Niederschlags von 67%. Beim Laden und Entladen verhielt sich die Kapazität wie folgt:increased by 7.8 mg / cm and an iron content of the precipitate of 67%. During loading and unloading, the capacity behaved as follows:
1. Zyklus 0,89 mAh/cm2
20. Zyklus 0,63 "1st cycle 0.89 mAh / cm 2
20th cycle 0.63 "
20 9-8 33/063920 9-8 33/0639
-8- 2279977-8- 2279977
40. Zyklus 0,34 mAh/cm2 100. Zyklus 0,06 ". 40th cycle 0.34 mAh / cm 2 100th cycle 0.06 ".
Der Versuch des Beispiels 4 wurde wiederholt, wobei jedoch der Gehalt des Elektrolyten an Natriummethabisulfit auf 0,0006 M erhöht wurde. Der Schwefelgehalt des Niederschlags-The experiment of Example 4 was repeated, except that the content of the electrolyte was sodium methabisulfite 0.0006M was increased. The sulfur content of the precipitation
ergab sich zu 0,4%, die Gewichtszunahme zu 7,5 mg/cm und der Eisengehalt zu 62%. Beim Laden und Entladen verhielt sich die Kapazität wie folgt:was found to be 0.4%, the weight increase to 7.5 mg / cm and the iron content is 62%. Held during loading and unloading the capacity is as follows:
Bei diesem Versuch wurde ein anderer Puffer verwendet. Der Elektrolyt enthielt 0,5 M Eisen(Il)-Ammoniumsulfat, 0,1 M Milchsäure, 0,033 M Natriumhydroxyd und 0,001 M Natriummethabisulfit. Nach 9-minütiger Elektrolyse bei einer Stromdichte von 70 mA/cm und einem pH-Wert von 3,7 ergab sichA different buffer was used in this attempt. The electrolyte contained 0.5 M ferrous ammonium sulfate, 0.1 M Lactic acid, 0.033 M sodium hydroxide, and 0.001 M sodium methabisulfite. After 9 minutes of electrolysis at a current density of 70 mA / cm and a pH of 3.7, this resulted
eine Gewichtszunahme von 4,1 mg/cm . Die Anfangskapazitäta weight gain of 4.1 mg / cm. The initial capacity
betrug 0,52 mAh/cm , während die Kapazität nach dem 9. Zyklus 0,50 mAh/öi2 betrug.was 0.52 mAh / cm, while the capacity after the 9th cycle was 0.50 mAh / ole 2 .
Bei diesem Versuch wurde zum Vergleich mit dem Beispiel 6 wiederum ein anderer Puffer verwendet. Der Elektrolyt enthielt 0,5 M Eisen(II)-Ammoniumsulfat, 0,1 M Tatarsäure, 0,066 M Natriumhydroxyd und 0,001 M Natriumbisulfit bei ei-In this experiment, a different buffer was used again for comparison with Example 6. The electrolyte contained 0.5 M iron (II) ammonium sulfate, 0.1 M tartaric acid, 0.066 M sodium hydroxide and 0.001 M sodium bisulfite for a
209883/0639209883/0639
-9- ???9977-9- ??? 9977
nem pH-Wert von 2,7. Nach 9-minütiger Elektrolyse ergab sich bei einer Stromdichte von 70 mA/cm ein Gewichtszu-a pH of 2.7. After 9 minutes of electrolysis gave at a current density of 70 mA / cm a weight increase
wachs von 6.05 mg/cm . Die Anfangskapazität von 1,31 fielwax of 6.05 mg / cm. The initial capacity of 1.31 fell
bis zum 9. Zyklus auf 0,46 mAh/cm .up to the 9th cycle to 0.46 mAh / cm.
Bei diesem Versuch wurde dem Elektrolyten eine andere Schwefelverbindung zugesetzt; er enthielt 0,6 M Eisen(ll)-Ammoniumsulfat, 0,1 M Natriumdihydrogenphosphat und 0,002 M Thioharnstoff. Die Elektrolyse dauerte 12,8 Minuten beiIn this experiment, a different sulfur compound was added to the electrolyte; it contained 0.6 M iron (II) ammonium sulfate, 0.1 M sodium dihydrogen phosphate and 0.002 M thiourea. The electrolysis lasted 12.8 minutes
einem pH-Wert von 3 bis 4 und einer Stromdichte von 70 mA/cm Dabei ergab sich ein Schwefelgehalt des Niederschlags vona pH of 3 to 4 and a current density of 70 mA / cm. This resulted in a sulfur content of the precipitate of
0,17% und ein GewichtsZuwachs von 11,2 mg/cm sowie ein Eisengehalt des Niederschlags von 63%. Die Kapazität entwickelte sich wie folgt:0.17% and a weight gain of 11.2 mg / cm as well as a Iron content of the precipitate of 63%. The capacity developed as follows:
Der Versuch des Beispiels 8 wurde wiederholt, wobei jedoch anstelle des Thioharnstoffs dem Elektrolyten 0,002 M Natriumthiosulfat zugesetzt wurden. Bei dem Versuch ergabThe experiment of Example 8 was repeated, but with instead of the thiourea, the electrolyte 0.002 M sodium thiosulfate were added. Revealed in the attempt
sich eine Gewichtszunahme von 10,8 mg/cm und ein Eisengehalt des Niederschlags von 75,7%. Die Kapazitäten änderten sich während des Ladens und Entladens wie folgt:a weight increase of 10.8 mg / cm and an iron content of the precipitate of 75.7%. The capacities changed during loading and unloading as follows:
mAh/cmp
mAh / cm
•Il
•
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Um zu zeigen, daß der Schwefelträger auch als Puffer geeignet sein kann, wurde ein weiterer Versuch durchgeführt. Dabei enthielt der Elektrolyt 0,5 M Eisen (II)-Ammoniumsulfat, 0,03 M Natriumsulfit und wurde mit Schwefeldioxyd durchgespült, Ms er 0,1 M Schwefelsäure enthielt. Nach 10-minütiger Elektrolyse bei einem pH-Wert von 3,8 undAnother experiment was carried out to show that the sulfur carrier can also be used as a buffer. The electrolyte contained 0.5 M iron (II) ammonium sulfate, 0.03 M sodium sulfite and was flushed through with sulfur dioxide if it contained 0.1 M sulfuric acid. To 10-minute electrolysis at a pH of 3.8 and
einer Stromdichte von 60 mA/cm ergab sich eine Gewichts-a current density of 60 mA / cm resulted in a weight
2 22 2
zunähme von 4,3 mg/cm . Die Anfangskapazität von 0,93 mAh/cmincreased by 4.3 mg / cm. The initial capacity of 0.93 mAh / cm
erhöhte sich beim 20. Zyklus auf 1,02 mAh/cm .increased to 1.02 mAh / cm on the 20th cycle.
Die Beispiele 3 und 8 zeigen insbesondere, daß die Anwesenheit einer gewissen Menge Schwefel im Niederschlag nach mehreren Zyklen zu einer Kapazitätserhöhung führt, während die Beispiele 4 und 5 zeigen, wie wichtig es ist, daß der Niederschlag genügend Schwefel enthält.Examples 3 and 8 show in particular that the presence of a certain amount of sulfur in the precipitate after leads to an increase in capacity during several cycles Examples 4 and 5 show the importance of the precipitate containing sufficient sulfur.
Um zu zeigen, wie während der Elektrolyse auch Kupfer und während des anfänglichen Ladens Schwefel in den Niederschlag eingeführt werden können, wurde ein weiterer Versuch durchgeführt. Der Elektrolyt enthielt 0,4 M Eisen(II)-Ammoniumsulfat, |FeSO4(NH4)2SO4.6H2o3 , 0,1 M Milchsäure, 0,05 M Natriumhydroxyd und 0,04 M Kupfer(ll)-Sulfat. Die Elektrolyse dauerte 1 4 Minuten bei einem pH-Wert von 2,15 und einer Stromdich-Another experiment was carried out to show how copper can also be introduced into the precipitate during electrolysis and sulfur can be introduced into the precipitate during initial charging. The electrolyte contained 0.4 M iron (II) ammonium sulfate, | FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 .6H 2 o3, 0.1 M lactic acid, 0.05 M sodium hydroxide and 0.04 M copper (II) - Sulfate. The electrolysis lasted 14 minutes at a pH of 2.15 and a current density
p ρp ρ
te von 50 mA/cm ; sie ergab eine Gewichtszunahme von 14,5 mg/cm Der Kupferanteil im Niederschlag betrug 15,7% des Eisengewichts. Die fertige Elektrode wurde in einer Lösung mit 20% KOH, 1,5 g/l LiOH und 7 χ 10"3M Natriumsulfid (Na2S.9H2O) geladen und nachfolgend in einer Lösung mit 20% KOH und 1,5 g/l LiOH zyklisch geladen und entladen. Dabei entwickelte sich die Ka-te of 50 mA / cm; it resulted in a weight increase of 14.5 mg / cm. The copper content in the precipitate was 15.7% of the iron weight. The finished electrode was charged in a solution with 20% KOH, 1.5 g / l LiOH and 7 10 " 3 M sodium sulfide (Na 2 S.9H 2 O) and then in a solution with 20% KOH and 1.5 g / l LiOH charged and discharged cyclically.
? η ?■ a a -3 / η ρ 3 r? η? ■ a a -3 / η ρ 3 r
pazität wie folgt:capacity as follows:
•Il
•
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die aktive Masse auf die unterschiedlichsten Blechträger aufgebracht werden, um jedoch ein optimales Kapazitäts/Gewichts-Verhältnis zu erreichen, sollte eine Folie verwendet werden, die so dünn ist, wie es sich eben mit dem Strom des Akkumulators vereinbaren läßt. Eine derartige Folie ist vorteilhafterweise perforiert und kann dann zu Akkumulatorplatten nach der deutschen Patentanmeldung P 20 18 974.6 gestapelt werden.According to the method according to the invention, the active mass can be applied to a wide variety of sheet metal supports, however, in order to achieve an optimal capacity / weight ratio, a film that is so thin should be used is how it can be reconciled with the current of the accumulator. Such a film is advantageous perforated and can then be stacked to form accumulator plates according to German patent application P 20 18 974.6.
Wegen der ausgezeichneten Eigenschaften kann die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeschiedene aktive Masse auch in Tuben oder Taschen verwendet werden. In diesem Falle kann die aktive Masse während des galvanischen Niederschlages kontinuierlich von dem Träger abgenommen werden. So kann die aktive Masse beispielsweise auf einer sich drehenden Trommelkathode niedergeschlagen und von dieser abgeschält werden.Because of its excellent properties, the after According to the method according to the invention deposited active material can also be used in tubes or bags. In this case it can the active mass can be continuously removed from the carrier during the galvanic deposition. So can the active mass, for example, deposited on a rotating drum cathode and peeled off from this.
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