DE2407030A1 - METHOD OF MANUFACTURING POROESE NICKEL PLATES - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING POROESE NICKEL PLATESInfo
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Description
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SHERRIO?! GORDON MINES LIMITED, Toronto, Ontario, KanadaSHERRIO ?! GORDON MINES LIMITED, Toronto, Ontario, Canada
Verfahren zur Herstellung poröser Nickelplatten.Process for making porous nickel plates.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser Nickelplatten, insbesondere von solchen Nickelplatten, die in elektrochemischen Einrichtungen zur Anwendung kommen.The invention relates to a method for the production of porous nickel plates, in particular of those nickel plates which are used in electrochemical facilities.
Sinterplatten werden gewöhnlich als Grundlage für Batterie-Elektroden verwendet, wobei das aktive Elektrodenmaterial in die Sinterplatten eingebettet ist. Im allgemeinen hängt die elektrochemische Aktivität von der Menge an aktivem Material ab, das in die Elektrode eingebettet ist, wobei wiederum die Menge an aktivem Material, die sich je Volumeinheit der Platte einbauen lässt, von deren Porosität abhängig ist. Durch Steigerung der Plattenporosität lässt sich daher die Kapazität für das aktive Material erhöhen. Der Porositätsgrad findet in der Praxis jedoch seine Grenze in der zu fordernden Festigkeit der Platte. Diese muss nämlich ausreichend hoch sein,Sintered plates are commonly used as the basis for battery electrodes used, wherein the active electrode material is embedded in the sintered plates. In general, the electrochemical activity depends on the amount of active material embedded in the electrode, which in turn is the Amount of active material that can be installed per unit volume of the plate, on the porosity of which depends. By Increasing the plate porosity can therefore increase the capacity for the active material. The degree of porosity finds in practice, however, its limit is the required strength of the plate. This must be sufficiently high
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um den bei der Herstellung und während der Betriebs-Lebensdauer auftretenden Kräften zu widerstehen.during manufacture and during the service life to withstand occurring forces.
Es sind schon verschiedene Verfahren angewendet worden, um hochfeste poröse Elektrodenplatten zu erzeugen. Eines der Verfahren beinhaltet das Ausformen einer laminaren Struktur, die sich zusammensetzt aus einer Schicht hochporösen jedoch relativ weichen Materials, welche an eine oder mehrere Schichten eines weniger durchlässigen aber festen Trägergitters gebunden ist. Die resultierende Platte besitzt eine ausreichende festigkeit, hat aber nur eine relativ niedrige mittlere Porosität und demzufolge nur eine, begrenzte Aufnahmekapazität für aktives Material.Various methods have been used to produce high strength porous electrode plates. One of the procedures involves the shaping of a laminar structure, which is composed of a layer that is highly porous but relatively soft material, which is bound to one or more layers of a less permeable but solid support grid is. The resulting plate has sufficient strength, but has only a relatively low average porosity and therefore only a limited capacity for active substances Material.
Ein anderes Verfahren sieht die Erzeugung einer Pulverdispersion durch Zugabe eines flüchtigen festen Pulvers zu einem weiteren Pulver vor, welches zu einer hochfesten Platte gesintert werden kann. Bei Sintertemperatur verflüchtigt sich zum grössten Teil das flüchtige Pulver und hinterlässt Hohlräume oder Poren im Sintermaterial. Die Porosität derartiger Platten ist jedoch nicht hoch, weil die Poren nach der Verflüchtigung sich aufgrund der hohen, für den Sintervorgang notwendigen Temperatur weitgehend zusammenziehen.Another method is to create a powder dispersion by adding a volatile solid powder to one further powder, which can be sintered into a high-strength plate. At sintering temperature, the mostly the volatile powder and leaves cavities or pores in the sintered material. The porosity of such plates however, it is not high because the pores after volatilization are due to the high levels required for the sintering process Temperature contract largely.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein demgegenüber besseres, nämlich einfacheres und wirkungsvolleres Verfahren zur Herstellung poröser. Fickelplatten vorzuschlagen, welche hochporös sindThe object of the invention is therefore to provide a better, namely simpler and more effective method of production more porous. To propose fuckel plates which are highly porous
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und eine hohe Festigkeit aufweisen. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass in Nickelpulver mit einer Feinheit von unter etwa 270 mesh (Tyler-Siebmass) als Aiisgangsmaterial der Gehalt an Mckeloxyd auf etwa 0,7 his 1,4- Gewichtsprozent eingestellt und das so erhaltene Ausgangsmaterial in einer flüchtigen Flüssigkeit aufgeschlämmt wird, dass anschliessend die Aufschlämmung auf eine unter Sintertemperatur liegende, aber zur- Verdampfung der flüchtigen Flüssigkeitsfraktion ausreichende Temperatur erhitzt wird und dass die erhitzte Aufschlämmung dann unter reduzierender Atmosphäre zu einer fertigen Sinterplatte gesintert wird.and have high strength. This is according to the invention achieved by using nickel powder with a fineness of below about 270 mesh (Tyler sieve) as the starting material of Mckeloxide content adjusted to about 0.7 to 1.4 percent by weight and the raw material thus obtained in a volatile Liquid is slurried that then the slurry to a below sintering temperature, but a temperature sufficient to evaporate the volatile liquid fraction is heated and that the heated slurry is then sintered under a reducing atmosphere to give a finished sintered plate.
Es hat sich gezeigt, dass auf diese überraschend einfache Weise wirkungsvoll hochfeste und hochporöse ffickelplatten hergestellt werden können. Die Platten haben eine gleichmässige Zugfestigkeit und eine durchgehend vorhandene Porosität und bedürfen keiner Verstärkung durch ein Trägergitter od.dgl.It has been shown that in this surprisingly simple manner, high-strength and highly porous ffickel plates are effectively produced can be. The panels have a uniform tensile strength and a continuous porosity and require no reinforcement by a support grid or the like.
Während des Sintervorganges zersetzt sich unter der reduzierenden Atmosphäre das Mckeloxyd in der Pulverzusammensetzung zu Nickel. Es wird angenommen, dass dieses frisch reduzierte Hikkel den Sintervorgang aktiviert, und dabei die Bindung der einzelnen Nxckelteilchen untereinander beschleunigt. Als Ergebnis davon lässt sich der Sintervor gang relativ rasch durchführen, so dass ein Schrumpfen und ein Porositätsverlust auf ein Minimum abgesenkt wird und keine Verringerung der Zugfestigkeit der fertigen Platte in Kauf genommen werden muss.During the sintering process, the reducing agent decomposes Atmosphere to the mckeloxide in the powder composition Nickel. It is believed that this freshly reduced crochet activates the sintering process, thereby accelerating the bonding of the individual Nxckelteilchen to each other. As a result from this, the sintering process can be carried out relatively quickly, so that shrinkage and loss of porosity are kept to a minimum is lowered and no reduction in the tensile strength of the finished panel has to be accepted.
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Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemässe Verfahren besteht aus weitgehend reinem metallischen Nickelpulver. Vorzugsweise wird ein Pulver angewendet, dessen Teilchen irreguläre Gestalt besitzen, das eine niedrige Schüttdichte aufweist und nur geringfügig beim Sintern schrumpft. Ein derartiges Pulver lässt sich nämlich zu Sinterplatten sehr hoher Porosität verarbeiten. Die Grosse der im Ausgangsmaterial vorhandenen Nickelteilchen hat einen bedeutsamen Einfluss auf die Festigkeit der fertigen, durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellten Platten. Die Teilchen sollten eine Teilchengrösse von unter etwa -270 mesh (Tyler-Siebmass) aufweisen. Platten, die aus grösseren Teilchen hergestellt werden, haben eine nur geringe Festigkeit und sind zur Anwendung als Akkumulator- oder Batterieplatten ungeeignet, wenn sie nicht durch Trägergitter oder sonstige Versteifungen verstärkt werden. Die Festigkeit der Platten nimmt mit abnehmender Grosse der Nickelteilchen im Ausgangsmaterial zu, woraus resultiert, dass diese Nickelteilchen im Ausgangsmaterial so klein.wie möglich sein sollten, je höhere Festigkeitsanforderungen an die Platten gestellt werden. Zu beachten ist aber wiederum, dass die das Ausgangsmaterial bildenden Teilchen umso schneller zusammensintern und demzufolge die daraus hergestellten Platten umso weniger porös sind, je kleiner die Teilchen sind. Es muss deshalb ein Kompromiss zwischen hoher Festigkeit und hoher Porosität geschlossen werden. Im allgemeinen werden daher Nickelteilchen mit einer Teilchengrösse von etwa 400 mesh bevorzugt, da aus derartigen Teilchen hergestellte Platten sowohl eineThe starting material for the method according to the invention consists of largely pure metallic nickel powder. Preferably a powder is used, the particles of which are irregular in shape and have a low bulk density and only shrinks slightly during sintering. Such a powder can namely be very high to sintered plates Process porosity. The size of those present in the source material Nickel particles have a significant influence on the strength of the finished product using the process according to the invention manufactured panels. The particles should have a particle size below about -270 mesh (Tyler sieve). Plates that are made from larger particles have only a low strength and are used as accumulator or battery plates are unsuitable if they are not reinforced by carrier grids or other stiffeners. the The strength of the plates decreases as the size of the nickel particles decreases in the starting material, with the result that these nickel particles in the starting material are as small as possible should, the higher the strength requirements placed on the panels will. However, it should again be noted that the particles forming the starting material sinter together the faster and consequently the smaller the particles, the less porous the panels made therefrom. It must therefore a compromise between high strength and high porosity can be found. In general, therefore, nickel particles become having a particle size of about 400 mesh is preferred since panels made from such particles have both a
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hohe Festigkeit als auch eine zufriedenstellende Porosität aufweisen. have high strength as well as satisfactory porosity.
Hochreines Kickelpulver der erforderlichen Teilchengrösse ist gegenwärtig im Handel erhältlich. Besonders geeignete Nickelpulver lassen sich nach dem in der kanadischen Patentschrift 77%- 036 beschriebenen Verfahren herstellen.Highly pure kickel powder of the required particle size is currently commercially available. Particularly suitable nickel powders can be made by the process described in Canadian Patent 77% - 036.
Der Gehalt an Kickeloxyd in dem Ausgangs-Mickelpulver wird auf einen Bereich von etwa 0,? bis 1,4- Gewichtsprozent (bezogen auf das Gesamtgewicht an Fickelpulver plus Nickeloxyd) eingestellt. Die Einstellung des Hiekeloxyd-Gehalts lässt sich auf mehrfache Weise vollziehen. Dem BFickelpulver kann auch Material zugefügt werden, das sich zu Sickeloxyd zersetzt. Derartiges Material schliesst Kxckelhydroxyd und ein oxydierbares Uickelpulvei?, wie z.B. Nickel-Graphit, ein. Kach der Zugabe des Materials zum liekelpulver wird dieses durch Erhitzen unter kontrollierten oxydierenden Bedingungen zersetzt, um die Bildung des erforderlichen Anteils an Hickeloxyd zu gewährleisten. The kickeloxide content in the starting Mickel powder is limited to a range of about 0.? up to 1.4 percent by weight (based on the total weight of fuck powder plus nickel oxide). The Hiekeloxide content can be adjusted in several ways. Material can also be added to the BFickelpulver, which decomposes to Sickeloxide. Such material includes nickel hydroxide and an oxidizable nickel powder such as nickel graphite. After the material has been added to the gelatinous powder, it is decomposed by heating under controlled oxidizing conditions in order to ensure the formation of the required proportion of hickel oxide.
Alternativ kann der Kickeloxyd-Gehalt aber auch durch Zugabe einer genau bemessenen Menge an Oxydierungsmittel zur Aufschlämmung eingestellt werden. Das oxydierende Kittel reagiert mit dem stöchiometrischen Äquivalent an Hickelpulver in der Aufschlämmung wzä. erzeugt die gewünschte Kenge an Kickeloxyd. Ammoniumnitrat ist "beispielsweise ein geeignetes Qxydierungs-Alternatively, the kickeloxide content can also be adjusted by adding a precisely measured amount of oxidizing agent to the slurry. The oxidizing gown reacts with the stoichiometric equivalent of wrapping powder in the slurry . generates the desired kenge of kickeloxide. Ammonium nitrate is "for example a suitable oxidation
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mittel für diesen Zweck.funds for this purpose.
Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung des Nickeloxyd-Gehalts der Aufschlämmung sieht ein gesteuertes Erhitzen des Nickelpulvers vor dessen Aufschlämmen in dem flüssigen Medium vor, um den gewünschten Anteil an Nickel zu Nickeloxyd umzuwandeln. Die Oxydation des Nickelpulvers kann auch durch Behandlung des Nickels in einer warmen belüfteten Salzlösung bewirkt werden. Geeignete Salze für diesen Zweck umfassen Ammoni umsulf at, Ammoniumchlorid, Ammoniumazetat, Ammoniumkarbonat, Ammoniumnitrat, Natriumchlorid, Natriumnitrat und Kaliumchlorid. Ammoniumhydroxyd ist ebenfalls für diesen Zweck geeignet.Another possibility for adjusting the nickel oxide content of the slurry provides for controlled heating of the nickel powder before it is slurried in the liquid medium in order to convert the desired proportion of nickel to nickel oxide. Oxidation of the nickel powder can also be effected by treating the nickel in a warm aerated saline solution. Suitable salts for this purpose include ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium carbonate, ammonium nitrate, sodium chloride, sodium nitrate and potassium chloride. Ammonium hydroxide is also suitable for this purpose.
Die bevorzugte Vorgangsweise zur Einstellung des Nickeloxyd-Gehalts besteht in der Zugabe einer gesteuerten Menge an frisch ausgefälltem Nickelhydroxyd. Das Nickelhydroxyd kann durch Zugabe von Natriumhydroxyd zu einer Lösung von Nickelnitrat hergestellt werden.The preferred procedure for adjusting the nickel oxide content consists in adding a controlled amount of freshly precipitated nickel hydroxide. The nickel hydroxide can by adding sodium hydroxide to a solution of nickel nitrate.
Vie zuvor angedeutet, ist es von Bedeutung, der pulverförmigen Mischung gerade ausreichend Nickeloxyd erzeugende Substanz zuzugeben, so dass der Nickeloxyd-Gehalt der Mischung vor dem Sintern in dem Bereich von 0,7 b.is 1,4- Gewichtsprozent liegt. Die Zugfestigkeit der gesinterten Nickelplatten fällt schroff ab, wenn der Nickeloxyd—Gehalt der Aufschlämmung vor dem Sintern auf unter 0,7% absinkt. Steigt dagegen der Nickeloxyd-Gehalt über 1,4$ an, dann tritt ein Abfall nicht mir der Zug-As previously indicated, it is of importance to the powdery Mix just enough to add nickel oxide generating substance so that the nickel oxide content of the mixture before Sintering is in the range of 0.7 to 1.4 percent by weight. The tensile strength of the sintered nickel plates drops sharply when the nickel oxide content of the slurry prior to sintering drops to below 0.7%. On the other hand, if the nickel oxide content rises over $ 1.4, then a drop does not occur with the train
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festigkeit der fertigen Platte sondern auch deren Porosität auf.strength of the finished board but also its porosity on.
Ansehliessend an das Einstellen des Nickeloxyd-Gehalts wird das Pulvergemisch in einer Flüssigkeit zu einer Aufschlämmung dispergiert. Die Flüssigkeit muss bei Sintertemperatur sich verflüchtigen und darf mit dem Pulvergemisch nicht reagieren. Wasser ist für diesen Zweck die brauchbarste und wirtschaftlichste Flüssigkeit.Subsequently, the setting of the nickel oxide content is the powder mixture is dispersed in a liquid to form a slurry. The liquid must be at sintering temperature volatilize and must not react with the powder mixture. Water is the most useful and economical for this purpose Liquid.
Die zum Aufschlämmen verwendete Flüssigkeit soll ausreichend viskos sein, so dass sich das Pulvergemisch nicht absetzt. Um der Aufschlämmung diesbezüglich eine ausreichende Viskosität zu verleihen, ist es erwünscht, ihr eine organische Substanz zuzugeben, wie z.B. halogenierte Gelatinen oder stärkelösliche Derivate der Zellulose, z.B. Alkali- oder Ammoniumsalze der Carboxy-Methylzellulosen, Hydroxy-Alkylzellulosen, Hydroxy-Äthylzellulose und Hydroxy-Propylzellulose. Insbesondere die Zellulosederivate brauchen nur in sehr kleinen Msngen eingesetzt zu werden, um die Aufschlämmung hoch viskos zu halten. Zusätzlich wirken diese Derivate als Bindemittel für die Aufschlämmung. The liquid used for slurrying should be sufficiently viscous so that the powder mixture does not settle out. Around In order to give the slurry a sufficient viscosity in this regard, it is desirable to use an organic substance to be added, such as halogenated gelatins or starch-soluble derivatives of cellulose, e.g. alkali or ammonium salts of Carboxy-methyl celluloses, hydroxy-alkyl celluloses, hydroxy-ethyl cellulose and hydroxy propyl cellulose. In particular, the cellulose derivatives only need to be used in very small quantities to keep the slurry highly viscous. In addition, these derivatives act as binders for the slurry.
Im allgemeinen sollte die Aufschlämmung etwa 25 bis etwa 75 Gewichtsprozent Festkörper enthalten. Wenn der Festkörpergehalt unter 25% liegt, besteht kein hinreichender Kontakt zwischen den Teilchen, um eine selbsttragende Metallplatte 2U er-In general, the slurry should contain from about 25 to about 75 weight percent solids. When the solids content is below 25%, there is insufficient contact between the particles to create a self-supporting metal plate 2U.
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zeugen, während bei Vorliegen von Metallteilchen in einer Menge über 75 Gewichtsprozent im allgemeinen der Zusatz einer ausreichenden Bindemittelmenge nicht möglich ist, um die Ausbildung einer selbsttragenden Platte zu gewährleisten.generate while in the presence of metal particles in a lot over 75 percent by weight generally the addition of a sufficient amount Binder amount is not possible to ensure the formation of a self-supporting plate.
Die resultierende Aufschlämmung wird zu Platten mit den gewünschten Abmessungen geformt und anschliessend einem Erhitzungsvorgang unterzogen, der bei einer Temperatur und ausreichend lange ausgeführt wird, um eine weitgehend vollständige Beseitigung der flüchtigen !Fraktion der Aufschlämmung zu gewährleisten und Hydratwasser zu eliminieren, falls Nickelhydroxid in der Aufschlämmung vorhanden ist. In den meisten Fällen kann der Erhitzungsvorgang durch Anheben der Temperatur der Aufschlämmung auf etwa 65O°C ausgeführt werden, wobei die Aufschlämmung auf dieser Temperatur etwa zehn Minuten lang gehalten wird.The resulting slurry becomes panels with the desired ones Dimensions shaped and then subjected to a heating process at a temperature and sufficient is carried out for a long time in order to ensure a largely complete elimination of the volatile! fraction of the slurry and eliminate water of hydration if nickel hydroxide is present in the slurry. In most cases For example, the heating process can be carried out by raising the temperature of the slurry to about 650 ° C., with the Slurry held at this temperature for about ten minutes will.
Die auf diese Weise erhitzten Platten werden dann einem Sintervorgang zugeführt, in welchem sie auf eine Temperatur im Bereich von 816 bis 927 C erhitzt und gehalten werden.'Der Sintervorgang wird abgeschlossen, sobald die Nickelteilchen sich zu den fertigen Platten mit der erforderlichen Festigkeit und Porosität verbunden haben. Gewöhnlich reichen 20 bis 30 Minuten für diesen Zweck aus. Langer als notwendig sollte der Sintervorgang nicht ausgeführt werden, da ein längeres Sintern zu Platten geringer Porosität führt.The plates heated in this way are then subjected to a sintering process fed, in which they are heated to a temperature in the range of 816 to 927 C. 'The sintering process will be completed once the nickel particles have grown into finished panels with the required strength and porosity have connected. Usually 20 to 30 minutes is sufficient for this purpose. The sintering process should be longer than necessary not be carried out, as a longer sintering to plates is less Porosity leads.
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wahrend des Sintervorganges muss das Pulvergemisch in Kontakt mit einem reduzierenden Gas (bevorzugt Wasserstoff) gehalten werden. Bei Sintertemperatur werden jegliche organische Substanzen, die mit dem Pulvergemisch zugegeben waren, in der Eegel ohne bemerkenswerten Rückstand ausgetrieben. Demzufolge entstehen weitgehend reine poröse Nickelplatten, die nach Bedarf mit aktivem Material, z.B. Nickelhydroxyd für eine positive Elektrode oder Zink- oder Kadmiumhydroxyd für eine negative Elektrode, imprägniert werden können.During the sintering process, the powder mixture must be in contact with a reducing gas (preferably hydrogen). At the sintering temperature, any organic substances which were added with the powder mixture, expelled in the Eegel without noticeable residue. As a result The result is largely pure porous nickel plates, which, as required, are coated with active material, e.g. nickel hydroxide for a positive Electrode or zinc or cadmium hydroxide for a negative electrode, can be impregnated.
Die letztendlich erhaltenen Nickelplatten haben eine ungewöhnlich hohe Porosität und Kapazität zur Aufnahme von aktivem Material und auch eine hohe mechanische Festigkeit.The nickel plates ultimately obtained have an unusually high porosity and capacity to contain active material and also high mechanical strength.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand nicht einschränkender Beispiele näher erläutert:The invention is explained in more detail below using non-limiting examples:
In diesem Beispiel wird die Bedeutung der sorgfältigen Einstellung des Nickeloxyd-Gehalts des Pulvergemisches vor dem Sintervorgang veranschaulicht. Der Niekeloxyd-Gehalt der Testmischung wurde durch Anwendung von Nickelhydroxyd eingestellt, welches frisch aus einer Lösung durch Zugabe von Natriumhydroxyd zu einer Nickelnitrat-Lösung ausgefällt worden war. Der. Niederschlag wurde so lange gewaschen, bis die Leitfähigkeit des Waschwassers einen niedrigen Wert erreichte; anschliessend wur-This example illustrates the importance of careful adjustment the nickel oxide content of the powder mixture before the sintering process illustrated. The nickel oxide content of the test mixture was adjusted by using nickel hydroxide, which was freshly taken from a solution by adding sodium hydroxide a nickel nitrate solution had been precipitated. Of the. Precipitate was washed until the conductivity of the Wash water reached a low level; then was
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de es mit Wasser zu einer Pulpe verarbeitet, welches 2 Gewichtsprozent Methylzellulose enthielt. Eine Anzahl von Aufschlämmungs-Proben wurde in der Weise hergestellt, dass die Pulpe mit verschiedenen Mengen an Nickelpulver kombiniert wurde. Die einzelnen Mengen enthielten über 99% Nickel und den Best Kobalt, Kupfer, Eisen, Schwefel und Kohlenstoff.de it processed into a pulp with water, which is 2 percent by weight Contained methyl cellulose. A number of slurry samples were prepared in such a way that the pulp has been combined with various amounts of nickel powder. The individual quantities contained over 99% nickel and the best cobalt, Copper, iron, sulfur and carbon.
Die Aufschlämmungs-Proben wurden zehn Minuten lang bei einer Temperatur von 690°G vorerhitzt, um das Nickelhydroxyd zu zersetzen. Anschliessend wurden sie in einer Graphitform zu Platten geformt und 20 Minuten lang in Gegenwart von trockenem Wasserstoff bei einer Temperatur von 899°C gesintert. Die Zugfestigkeit und die Porosität der daraus entstandenen Sinterplatten ergeben sich aus der folgenden Tabelle. The slurry samples were on one for ten minutes Preheated to a temperature of 690 ° G to decompose the nickel hydroxide. They were then made into plates in a graphite mold molded and sintered for 20 minutes in the presence of dry hydrogen at a temperature of 899 ° C. The tensile strength and the porosity of the resulting sintered plates are shown in the following table.
Nickeloxyd aus der
Zersetzung von zugegebenem Nickelhydroxyd in Gew.-%Nickel oxide from the
Decomposition of added nickel hydroxide in% by weight
Zugfestigkeit derTensile strength of
SinterplattenSintered plates
(kp/cm2)(kp / cm 2 )
Porosität der Sinterplatte (%)Porosity of the sintered plate (%)
0,32
0,640.32
0.64
0,95
1,4-1,8
3,30.95
1.4-1.8
3.3
2,95 4,29 6,33 7,38 2,11 2,112.95 4.29 6.33 7.38 2.11 2.11
91 89 90 89 89 8791 89 90 89 89 87
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Die Tabelle zeigt, dass 0,95% Nickeloxyd, welches aus der Zersetzung des Nickelhydroxyds entsteht, die Festigkeit der Sinterplatte mehr als verdoppeln kann, wobei nur eine geringfügige Verringerung bezüglich der Porosität auftritt. Nickeloxyd, das in einer Menge von über 1,4- Gewichtsprozent zugegeben wird, hat jedoch einen nachteiligen Einfluss auf die Festigkeit der Platte.The table shows that 0.95% nickel oxide resulting from the decomposition of the nickel hydroxide is produced, the strength of the sintered plate can more than double, with only a slight one Reduction in porosity occurs. Nickel oxide, which is added in an amount of over 1.4 percent by weight however, has an adverse effect on the strength of the plate.
Dieses Beispiel veranschaulicht die Auswirkung der Partikelgrösse des das Ausgangsmaterial bildenden Nickelpulvers. Es wurden Proben durch Verwendung unterschiedlicher Teilchengrössen des Nickelpulvers gleicher Zusammensetzung wie in Beispiel 1 vorbereitet. Das Nickelpulver wurde in Wasser aufgeschlämmt, das 2% Methocel und Ammoniumnitrat enthielt (Gewichts verhältnis Ammoniumnitrat zu Nickel =0,5 s 100). Die Aufschlämmungsproben wurden bei einer Temperatur von 1000C getrocknet, anschliessend in Graphitformen gebracht und bei einer Temperatur von 899°C 20 Minuten lang unter Wasserstoff atmosphäre gesintert. Die fertigen Platten wurden dann auf einem Drehtisch unter einer steifen, angenähert 12,5 mm breiten Bürste gedreht, deren Borsten auf ungefähr 3 "bis 6 mm Länge zugeschnitten waren. Das auf der Bürste lastende Gewicht betrug 344 g und die Bürste konnte einen Bereich auf der Oberfläche der Platten von angenähert 6,45 cm ausfegen.This example illustrates the effect of the particle size of the starting material nickel powder. Samples were prepared by using different particle sizes of the nickel powder of the same composition as in Example 1. The nickel powder was slurried in water containing 2% methocel and ammonium nitrate (weight ratio of ammonium nitrate to nickel = 0.5 s 100). The slurry samples were dried at a temperature of 100 0 C, then placed in graphite molds at a temperature of 899 ° C for 20 minutes under hydrogen atmosphere sintered. The finished panels were then rotated on a turntable under a stiff brush approximately 12.5 mm wide, the bristles of which were cut to about 3 "to 6 mm in length. The weight on the brush was 344 grams and the brush was able to cover an area Sweep approximately 6.45 cm of the surface of the panels.
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Jede Platte wurde 240 mal mit einer Drehgeschwindigkeit von 250 Umdrehungen pro Minute gedreht. Der Abschleif widerstand der Platten wurde durch Messen ihre3 Gewichtsverlustes bestimmt. Ebenso wurde die Porosität der Platten gemessen. Die Ergebnisse sind aus der folgenden Tabelle zu entnehmen:Each plate was rotated 240 times at a rotation speed of Rotated 250 revolutions per minute. The abrasion resistance the panels were determined by measuring their 3 weight loss. The porosity of the plates was also measured. the The results can be found in the following table:
Die in Tabelle II aufgeführten Ergebnisse zeigen, dass die Teilehengrösse des Ausgangsmaterials einen'bedeutsamen Einfluss auf die !festigkeit der fertigen Sinterplatten hat. Platten, die aus Teilchen mit einer Teilchengrösse von über 200mesh hergestellt wurden, sind im allgemeinen für die Anwendung in Akkumulatoren zu schwach. Die Porosität der fertigen Platten verringert sich mit der Abnahme der Teilchengrösse im Ausgangsmaterial. Für die meisten Anwendungen isb eine Porosität von. 85% zufriedenstellend, woraus sich ergibt, dass brauchbare Akkumulatorenplatten aus einem Ausgangsmaterial hergestellt wer-The results listed in Table II show that the particle size of the starting material has a significant influence on the strength of the finished sintered plates. Plates made from particles with a particle size of over 200mesh are generally too weak for use in accumulators. The porosity of the finished panels decreases as the particle size in the starting material decreases. For most applications a porosity of. 85% satisfactory, from which it can be seen that useful battery plates be made from a starting material
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den können, dessen Nickelteilchen eine Teilchengrösse von 400 mesh aufweisen.can whose nickel particles have a particle size of 400 mesh.
Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens werden somit durch folgendes begründet:The main advantages of the method according to the invention are thus justified by the following:
Es wird ein Ausgangsmaterial in Form eines Nickelpulvers verwendet, dessen Teilchen unter 270 mesh (Tyler-Siebmass) Partikelgrösse besitzen. Der Niekeloxyd-Gehalt des Ausgangsmaterials wird auf 0,7 bis 1,4- Gewichtsprozent eingestellt und anschliessend das Pulver in einer flüchtigen Flüssigkeit aufgeschlämmt, die bei Bedarf ein organisches Bindemittel enthalten kann. Die Aufschlämmung wird auf eine Temperatur erhitzt, die unter der Sintertemperatur liegt, um die flüchtige Flüssigkeit zu verdampfen. Anschliessend wird die Aufschlämmung auf Sintertemperatur unter reduzierender Atmosphäre erhitzt.A starting material in the form of a nickel powder is used, whose particles are below 270 mesh (Tyler sieve) particle size own. The nickel oxide content of the starting material is adjusted to 0.7 to 1.4 percent by weight and then the powder is slurried in a volatile liquid which, if necessary, contains an organic binder can. The slurry is heated to a temperature below the sintering temperature to remove the volatile liquid to evaporate. The slurry is then heated to sintering temperature under a reducing atmosphere.
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