DE2339870A1

DE2339870A1 - Verbesserung der sinterelektroden von elektrochemischen speichersystemen

Info

Publication number: DE2339870A1
Application number: DE19732339870
Authority: DE
Inventors: H Dr Rer Nat Saeufferer
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1973-08-07
Filing date: 1973-08-07
Publication date: 1975-03-13

Description

Dnimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim

2. August 1973 Daim

Verbesserung der Sinterelektroden von elektrochemischen Speiehersystemen

In elektrochemischen Speichersystemen werden meist poröse Elektroden verwendet, die aus einer oder mehreren Metallpulverkomponenten bestehen und mittels Pressen und Sintern eine feste Form erhalten. An solche Sinterelektroden, die sich normalerweise in einem wäßrigen Elektrolyten befinden, werden besondere Anforderungen gestellt. So muß die Elektrode neben der Beständigkeit im Elektrolyt und ausreichender Festigkeit eine gewisse Porosität aufweisen. Durch diese Porosität wird eine. Vergrößerung der katalytisch aktiven Oberfläche erreicht. Sehr oft sind Mischphasen, die sich bei ganz bestimmten Temperaturen und Metallpulverzusammensetzungen bilden, für den optimalen Ablauf der elektrochemischen Reaktion entscheidend.

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OftKSlNAL INSPECTED

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Häufig muß zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit noch ein Träger- oder Supportmaterial ι das an der elektrochemischen Umsetzung nicht aktiv beteiligt ist, zugegeben werden. Es ist nun wichtig, daß sowohl die elektrochemisch aktiven Mischphasen untereinander als auch das Supportmaterial bei Erhaltung der für die elektrochemische Umsetzung notwendigen Porosität unter Bildung einer möglichst dünnen Kontaktschicht gut abbinden und unter Einhaltung der oben geschilderten Bedingungen einen widerstandsfähigen Elektrodenkörper bilden.

Hierbei will man den Anteil des Supportmaterials möglichst klein halten. Ein solches Elektroden-Supportmaterial trägt nämlich nicht nur zu einer unerwünschten Erhöhung des Gewichtes der fertigen elektrischen Energiequelle (z.D. Akkumulator) und damit zu einer Erniedrigung dessen Energiedichte (gewichtsbezogene Arbeitsspeicherkapazität) bei, sondern das Supportmaterial kann auch, falls zu dicke und inhomogene Schichten zwischen aktiver Phase und Supportmaterial entstehen, die gesamte elektrochemische Aktivität der Mehrphaaen-Sinterelektroden erheblich blockieren und damit eine empfindliche Erniedrigung der Leistungsdichte hervorrufen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Elektroden in mehrfacher Hinsicht, insbesondere aber dahingehend zu verbessern, daß sie von eich aus eine höhere Festigkeit haben und entweder aufgrund dessen ihre Herstellung vereinfacht oder auf den Zusatz von Supportmaterial wenigstens teilweise verzichtet werden kann.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei der Herstellung der Sinterelektroden Ultraschall angewandt wird. Durch die Ultraschalleinwirkung kann bei sonst gleichen Bedingungen eine mehrfache Festigkeit gegenüber normalgepreßten Sinterpreßlingen erzielt werden. Auch können unter der Einwirkung von Ultraschallschwingungen mit wesentlich kleineren Preßdrucken dieselben Festigkeiten des Preßlings erreicht werden, die normalerweise nur mit wesentlich höheren Preßdrucken erzielt werden können. Aus denselben Gründen erscheint auch eine Verkürzung der eigentlichen Preßzeit durch Ultraschall möglich. Dies kann mit einem"Einrütteln" der Pulver in die Preßform zu Deginn des Preßvorganges erklärt werden. Im übrigen kann während der Einwirkung von Ultraschallschwingungen dadurch die innere Reibung polykrietalliner technischer Werkstoffe erheblich herabgesetzt werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ultraschalleinwirkung bei der Herstellung von Sinterelektroden vor und/oder beim Sintern und/oder Pressen kann eine innige Verzahnung der Phasengrenzflächen erzielt werden und dadurch die Qualität von Einstoff- oder MehrstoffSinterelektroden verbessert werden, und zwar bezüglich deren mechanischer Festigkeit, der Korrosionsbeständigkeit, ihrer elektrochemischen Aktivität und ihrer elektrischen Leitfähigkeit. Aufgrund dieser erzielbaren Verbesserungen des Produktes können im Gegenzug dazu die Ausgangswerkstoffe und/oder die Verfahrenebedingungen beim Herstellen vereinfacht bzw. günstiger gestaltet werden. Z.D. kann das teilweise auch aus Festigkeitsgründen erforderliche Supportmaterial in der Ausgangsmischung des Pulvers in dem Maß reduziert werden, als es zur

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Festigkeitssteigerung der Elektroden beitragen sollte, da insoweit aufgrund der Ultraschalleinwirkung für eine genügende Festigkeit der Sinterelektrode gesorgt ist. Darüber hinaus oder statt dessen kann aber auch durch eine Erniedrigung des Preßdruckes eine kleinere und damit billigere Presse und ein weniger aufwendiges Preßwerkzeug bei der Elektrodenherstellung verwendet werden, was sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt. Außerdem kann die Preßtemperatur beim Heißpressen herabgesetzt bzw. der HeißpreßVorgang durch einen Kaltpreßvorgang ersetzt werden, da das Abbinden und Verfliessen der Sinterphasen und des Supportniaterials nicht allein auf thermischem Wege bewerkstelligt werden muß. Hierdurch ergibt sich wiederum eine Verkürzung der Gesamtpreßzeit wegen Wegfall der Anheizzeit und Abkühlzeit und es wird der Aufwand für eine Heizvorrichtung kleiner bzw. eine solche entfällt ganz. Außerdem werden die Preßwerkzeuge billiger, da keine hochtemperaturbeständigen Werkstoffe nötig sind.

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Claims

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1. Elektrochemisches Speichersystem mit wenigstens einem Paar von Elektroden, von denen wenigstens eine eine Sinterelektrode ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Sinterelektrode unter der Einwirkung von Ultraschall hergestellt worden ist.

2. Verfahren zum Herstellen von Sinterelektroden für elektrochemische Speichersysteme, dadurch gekenn ζ ei c h η e t , daß mit Ultraschall auf den Preßling eingewirkt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ultraschalleinwirkung vor dem und/oder beim Pressen des Sinterstoffes ausgeübt wird.

hm Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ultraschalleinwirkung vor dem und/oder beim Sintern des Sinterstoffes ausgeübt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ultraschalleinwirkung vor dem und/oder beim Heißpressen des Sinterwerkstoffes ausgeübt wird.

6. Verwendung von durch Ultraschalleinwirkung hergestellten Sinterpreßlingen als Elektroden für elektrochemische Speichersysteme.

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