DE2445096B2 - Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung

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Description

a) ein Kadmiumverbindungspulver, ausgewählt aus der Gruppe aus CdO, Cd(OH)2 und deren Mischungen,
b) kugelig geformte Kadmiummetallpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 3 bis 12μιτι, die mit einer geringen Menge CdO stabilisiert sind, und
c) ein Bindemittel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiummetallpartikel etwa 0—34 Gew.-% der Pulvermischung umfassen und daß die Mischung weiter Nickelhydroxidpulver enthält
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiumverbindung eine Partikelgröße von 1 μπι hat und 60 — 98 Gew.-% der Pulvermischung umfaßt.
5. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder ein ungesinterter Fluorkohlenstoffbinder ist.
6. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelhydroxidpulver 0,1—5 Gew.-°/o der Pulvermischung ausmacht.
7. Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode nach den Ansprüchen 3-6 mit verstärkten Anti-Fading-Eigenschaften, wobei zuerst kugelig geformte Partikel aus stabilisiertem Kadmiummetallpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 3-12μΐη, das 1 Gew.-% CdO zum Verhindern einer Oxidation des metallischen Pulvers enthält, hergestellt, diese metallische Kadmiumpulver mit einem aus der Gruppe von CdO, Cd(OH)2 t>o sowie Mischungen hiervon ausgewählten Kadmiumverbindungspulver vermischt, die Pulvermischung dann mit einem Binder vermengt und die Mischung auf einen porösen Träger zum Bilden einer Elektrode aufgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Kadmiumverbindungspulver mit dem Kadmiumpulver auch Nickelhydroxid vermischt wird, so daß eine Mischung erhalten wird, die 0-34 Gew.-% metallisches Kadmium, 0,1-5 Gew.-% Nickelhydroxid und 60-98 Gew.-% Kadmiumoxidverbindung enthält
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmium verbindung eine Partikelgröße von 1 μπι hat
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung aus Kadmiummetall, Kadmiumverbindung und Nickelhydroxid mit Wasser und einer wäßrigen Dispersion von 50 Gew.-% Fluorkohlenstoffen in einem Verhältnis von 2 Gewichtsteilen der Dispersion zu 99 Gewichtsteilen der Pulvermischung vermengt wird, um einen Brei zu bilden, daß ferner der Brei auf einen porösen Träger aufgesprüht wird und daß das beschichtete Substrat auf eine etwa 93° C nicht überschreitende Temperatur erhitzt wird, um die Dispersion-ohne Sintern des Fluorkohlenstoffs irreversibel zu brechen.
10. Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren Zelle mit verstärkten Anti-Fading- und Energiedichte-Eigenschaften nach den Ansprüchen 1 und 2 durch
a) Herstellen einer positiven Elektrode, die in ungeladenem Zustand entsprechend der gewünschten Kapazität der Zelle eine vorbestimmte Menge an elektrochemisch aktivem Material enthält,
b) Herstellen eir.sr negativen Kadmiumelektrode, indem auf einen porösen Träger eine Mischung aufgebracht wird, bestehend aus
1) kugeligen Kadmiummetallpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße im μηι Bereich in ausreichender Menge, um das aktive Material der negativen Platte zu ergänzen, das während des Betriebes der Zelle elektrochemisch inaktiv werden kann,
2) Kadmiumoxidpulver in einer Menge, die zumindest elektrochemisch gleich oder größer als die Menge des ungeladenen positiven Materials ist, und
3) einem Binder;
c) Zusammenbauen der Elektroden in einem Behälter;
d) Zufügen eines Elektrolyten;
e) Abdichten des Gehälters und
f) Laden der Zelle,
dadurch gekennzeichnet, daß der zum Herstellen der negativen Kadmiumelektrode verwendeten Mischung zusätzlich Nickelhydroxid hinzugegeben wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine wiederaufladbare galvanische Zelle mit einem gegenüber einem alkalischen Elektrolyten beständigen Behälter, auf dem zumindest ein isolierter Anschluß angeordnet ist, der ferner eine positive Elektrode aufweist, einen alkalischen Elektrolyten enthält sowie eine gepreßte negative Kadmiumelektrode, wobei die negative Elektrode aus einem Träger sowie einer von diesem getragenen gepreßten Mischung besteht, die aus stabilisierten
Kadmiummetall-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 12 Mikrometer, einer pulverförmigen KLadmiumverbindung, die aus CdO, Cd(OH)2 und deren Mischungen ausgewählt ist, sowie einem Binder zusammengesetzt ist
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine gepreßte negative Kadmiumelektrode mit einem Träger, der eine gepreßte Mischung trägt, wobei diese Mischung folgende Bestandteile umfaßt:
10
a) ein Kadmiumverbindungspulver, ausgewählt aus der Gruppe aus CdO, Cd(OH)2 und deren Mischungen,
b) kugelig geformte Kadmiummetallpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 3 bis 12μιη, die mit einer geringen Menge CdO stabilisiert sind, und
c) ein Bindemittel.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode für eine wiederaufladbare Zelle mit verstärkten Anti-Fading-Eigenschaften, wobei zuerst kugelig geformte Partikel aus stabilisiertem Kadmiummetallpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 3 bis 12 μπι, das 1 Gew.-% CdO zum Verhindern einer Oxidation des metallischen Pulvers enthält, hergestellt, dieses metallische Kadmiumpulver mit einem aus der Gruppe von CdO, Cd(OH)2 sowie Mischungen hiervon ausgewählten Kadmiumverbindungspulver vermischt, die Pulvermischung dann mit einem Binder vermengt und die Mischung auf einen porösen Träger zum Bilden einer Elektrode aufgepreßt wird sowie ein Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren Zelle mit verstärkten Anti-Fading- und Energiedichte-Eigenschaften durch
a) Herstellen einer positiven Elektrode, die in ungeladenem Zustand entsprechend der gewünschten Kapazität d;r Zelle eine vorbestimmte Menge an elektrochemisch aktivem Material enthält,
b) Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode, 4» indem auf einen porösen Träger eine Mischung aufgebracht wird, bestehend aus
1) kugeligen Kadmiummetallpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße im μ-Bereich in ausreichender Menge, um das aktive Material der negativen Platte zu ergänzen, das während des Betriebes der Zelle elektrochemisch inaktiv werden kann,
2) Kadmiumoxidpulver in einer Menge, die zumindest elektrochemisch gleich oder größer als die Menge des ungeladenen positiven Materials ist, und
3) einem Binder;
c) Zusammenbauen der Elektroden in einem Behälter;
d) Zufügen eines Elektrolyten; 5r>
e) Abdichten des Behälters und
f) Laden der Zelle.
Zelle, Kadmiumelektrode sowie die Verfahren zu deren Herstellung der vorgenannten Art sind aus der e>o DT-OS 23 37 212 bekannt. Aufgabe der in der vorgenannten DT-OS beschriebenen Erfindung war, der als Schwund bzw. Fading bezeichneten Erscheinung entgegenzuwirken.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrun- &5 de, die Antifading-Eigenschaften weiter zu verstärken. Diese Aufgabe wird bei der Zelle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Mischung weiter Nickelhydroxidpulver enthält Die erfindungsgemäße Kadmiumelektrode ist unter Bezugnahme auf die eingangs definierte Kadmiumelektrode dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiummelaüpartikeln etwa O bis 34 Gew.-% der Pulvermischung umfassen, und daß die Mischung weiter Nickelhydroxydpulver enthält Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode ist unter Bezugnahme auf das eingangs genannte Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Kadmiumverbindungspulver mit dem Kadmiumpulver auch Nickelhydroxid vermischt wird, so daß eine Mischung erhalten wird, die O bis 34 Gew.-% metallisches Kadmium, 0,1 bis 5 Gew.-% Nickelhydroxid und 60 bis 98 Gew.-% Kadmiumoxidverbindung enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer wiederaufladbaren Zelle ist unter Bezugnahme auf das eingangs definierte Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren Zelle dadurch gekennzeichnet, daß der zum Herstellen der negativen Kadmiumelektrode verwendeten Mischung zusätzlich Nickelhydroxid hinzugegeben wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es sind in der DT-PS 8 99 216 positive und negative Elektroden für alkalische Akkumulatoren beschreiben, die außer den normalerweise verwendeten Stoffen noch solche Stoffe, wie Kadmiumoxid, Kadmiumhydroxid, Eisenhydroxid usw. bzw. Nickel(II)-hydroxid, Kupferpulver usw. in ausreichender Menge enthalten, die die sonst unmittelbar nach der Umpolung eintretende Wasserstoff- bzw. Sauerstoff entwicklung unterdrücken.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in der Ausführungsformen gezeigt sind. Es zeigt
Fig. 1 ein Fließdiagramm, das die Herstellung einer gepreßten, negativen Kadmiumelektrode veranschaulicht,
F i g. 2 einen axialen Querschnitt einer wiederaufladbaren galvanischen Zelle,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der bei erhöhten Temperaturen auftretenden Anti-Fading-Eigenschaften von erfindungsgemäßen Zellen im Vergleich zu einer Kontrollzelle,
F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende graphische Darstellung der Anti-Fading-Eigenschaften noch anderer erfindungsgemäßer Zellen im Vergleich zu einer Kontrollzelle und
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Kapazität nach dem Zyklusvorgang als Funktion des Gewichtsprozentanteils an metallischem Kadmium (Verladung) in der negativen Elektrode von erfindungsgemäßen Zellen.
Eine verbesserte wiederaufladbare Zelle wird dadurch erhalten, daß man eine negative Kadmiumelektrode einsetzt, die in einer gepreßten Mischung aus Kadmiumoxid, pulverisiertem Kadmiummetall, das in einer in Luft nicht leicht oxidierbaren Form vorliegt und jedoch elektroschematisch aktiv gemacht werden kann, und einem Binder auf einem Träger zustäzlich noch Nickelhydroxidpulver enthält.
GemiiS einer vorteilhaften Ausführur.gsform sind die Kadmiummetall-Teilchen mit zumindest 1% Kadmiumoxid stabilisiert, um eine vorzeitige Oxidation der Kadmiummetall-Teilchen zu verhindern, bevor man es nachfolgend mit den Kadmiumoxidpartikeln vermischt.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Pulvermi-
schung aus stabilisierten Kadmiummetall-Teilchen und pulverförmiger Kadmiumverbindung aus CdO, Cd(OH)2 und deren Mischungen mit Nickelhydroxidpulver gemischt, und zwar mit beispielsweise etwa 1% des Gesamtgewichtes der Pulvermischung. Es wurde festgestellt, daß durch Zufügen dieser kleinen Menge an Ni(OH)2 verstärkte Anti-Fading-Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen und bei solchen Zellen auftreten, die derartige Kadmiumelektroden enthalten. Ferner wurde festgestellt, daß durch Zufügen von Ni(OH)2 die Menge an Kadmiummetallpartikeln, die für ein optimales Verhalten erforderlich ist, auf etwa 15 Gewichtsprozent des Gesamtgewichtes dei Mischung reduziert wird, was etwa einem Drittel der bevorzugten Menge bei einer bekannten Zelle mit einer Kapazität von 1,0 Ampere-Stunden entspricht, Während zwar der Mechanismus bisher nicht vollständig geklärt wurde, aufgrund dessen diese Ergebnisse auftreten, wird angenommen, daß durch das Zufügen von Nickelhydroxid offenbar die Kadmiummetallpartikeln an einem Agglomerieren während eines Hochtemperaturzyklus gehindert werden. Wenn diese Annahme zutrifft, würde dieses die unerwartete Steigerung der während des Hochtemperaturzyklus auftretenden Anti-Fading-Eigenschaften wie auch die bedeutende Verminderung der Menge an erforderlicher Kadmiummetall-»Vorladung« ohne Verlust der gesteigerten Anti-Fading-Eigenschaften erklären.
Die sich ergebende Pulvermischung wird dann mit etwa 1% des Gesamtgewichtes der Mischung an geeignetem Binder gemischt, und zwar vor dem Aufbringen auf einen Träger. Es kann irgendein geeigneter Binder benutzt werden, beispielsweise Festpulverbinder, wie Polyvinylalkohol- oder Fluorkohlenstoff-Binder, wobei die Mischung in diesem Fall auf den Träger gepreßt wird. Dispergierbare oder lösbare Binder sind Polystyrol, Polyvinylpyrrolidon und PoIymethylmethacrylat. Das Bindematerial sollte vorzugsweise alkalibeständig sein, wenn die Elektrode in einem Alkalielektrolyt, wie KOH, benutzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pulvermischung mit entionisiertem Wasser durchmengt, das eine wäßrige Fluorkohlenstoffdispersion enthält. Diese weist im Fall einer kommerziell leicht erhältlichen Dispersion etwa 50% Feststoffe in einem Verhältnis von 99 Gewichtsteilen der gesamten Pulvermischung zu 2 Teilen der Fluorkohlenstoffdispersion auf. Dieses Verhältnis kann leicht in Abhängigkeit 1. von der Menge an dispergiertem Fluorkohlenstoff, der gewöhnlich etwa 50 Gewichtsprozent der Dispersion ausmacht, und 2. von den gewünschten physikalischen Eigenschaften der sich ergebenden fest gewordenen bzw. koagulierten Masse eingestellt werden. Die Herstellung einer Elektrode unter Verwendung von ungesintertem Fluorkohlenstoffbinder ist detaillierter in der US-PS 36 30 781 beschrieben. Die Wassermenge sollte zum Abdecken des Pulvers ausreichen, und die tatsächliche Menge ist stark variabel zwischen einem breiförmigen und einem untergetauchten Pulver. Die Masse wird durch Erhitzen auf etwa 76° C, jedoch unterhalb der Sintertemperatur des Fluorkohlenstoffbinders, und durch Kneten der Masse bis zum Koagulieren verfestigt. Eine bevorzugte Abwandlung besteht darin, das Verfahren mit einer Vorerhitzung des Wassers auf 76° C zu beginnen, zweitens die dispergierte Fluorkohlenstoffmischung hinzuzufügen und drittens das Pulver mit einer Wasser-Fluorkohlenstoffmischung zu durchmengen.
Die sich ergebende koagulierte Masse wird vorzugsweise durch Verwendung von Walzen in und über einen porösen bzw. perforierten Träger gepreßt, der in der bevorzugten Ausführungsform ein Metallnetz, wie ein j Nickelmetallnetz, darstellt. Das die Paste enthaltende Netz bzw. Sieb wird erneut durch einen Satz von Walzen geführt, um die Gesamtdicke der sich ergebenden Elektrode weiter zu verringern und beispielsweise bei einer Ausführungsform auf etwa
ίο 0,48 inm zu reduzieren. Die Minimaldicke entspricht natürlich der Dicke des Trägers selbst. Die Maximaldikke der Elektrode wird sowohl durch deren mechanische Handhabung, als auch durch die elektrochemischen Erfordernisse der bestimmten Zelle bestimmt, in der die Elektrode anzuordnen ist. Nach dem Aufbringen der Paste werden die Kanten beschnitten, und die gepreßte Platte wird zum Entfernen des Wassers von der Platte durch einen Ofen geführt.
Die verbesserte negative Kadmiumelektrode wird in einer Zelle, wie derjenigen in F i g. 2, mit einer positiven Elektrode zusammengebaut, die ungeladenes aktives positives Material in einer Menge enthält, die hinsichtlich der Coulomb-Kapazität nicht die Menge des ungeladenen negativen Materials, d. h. des Kadmiumoxids, überschreitet. Vorzugsweise ist die Menge an aktivem positivem Material geringer als die Menge an Kadmiumoxid. Beispielhafte Materialien für mit der negativen Kadmiumelektrode verwendbare positive Elektroden umfassen Nickel, Quecksilber und Silber.
Die positive und die negative Elektrode können als flache Packung oder in gewundener Form mit geeigneten dazwischen befindlichen Trenngliedern vormontiert sein. Gemäß F i g. 2 werden die positive Elektrode 10 und die negative Elektrode 20 in einen
J5 gegenüber einem Alkalielektrolyten beständigen Behälter 30 eingesetzt. Die Elektroden werden entsprechend mit Anschlüssen 12 und 22 am Behälter 30 verbunden, ein Elektrolyt 40, wie KOH, wird zugefügt und die Zelle wird abgedichtet.
Nach dem Zusammenbau und Abdichten wird die Zelle mit geeigneter Geschwindigkeit auf volle Kapazität geladen. Die Zelle kann dann aus Bequemlichkeitsgründen beim Verladen bzw. Befördern vorzugsweise über einen kleinen Widerstand von beispielsweise etwa 1 bis 5 Ohm entladen werden.
Um die vorliegende Erfindung und insbesondere den Einfluß unterschiedlicher Gew.-°/o-Anteile von Ni(OH)2 auf die Zellenleistung zu veranschaulichen, wurde eine Anzahl von Zellen mit einer elektrischen Ladung von 1,0 Ampere-Stunde unter Verwendung der in der nachfolgenden Tabelle I aufgeführten Mischungen für die negative Elektrode gebaut. Jede Mischung war dadurch hergestellt, daß man Ni(OH)2, CdO und Cd in Pulverform mit Cd-Pulver in Form von kugeligen Metallpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße von 5 bis 10 μπι mischte. Anschließend erfolgte ein Durchmengen jeder Pulvermischung mit 2 Gew.-% einer wäßrigen Polytetrafluoräthylen-(PTFE-)Dispersion, die 50% Feststoffe enthielt. Der Schlamm bzw. Brei wurde auf 76° C erhitzt, um die Dispersion zu brechen und den Brei zu einer Paste zu koagulieren. Die Paste wurde dann auf ein 31,7 mm breites 20 χ 20 Nickeldrahtnetz aufgebracht, an dem vorher Metallstreifen angeschweißt wurden. Die Paste wurde bis zu einer Dicke b5 von etwa 0,48 mm aufgebracht und gepreßt. Danach wurden die Trägerkanten glattgeschnitten und die Platte getrocknet und auf eine Länge von 213,4 mm geschnitten.
Tabelle I
Mischung
Nr.
Pastenkomponenten (Gewichtsprozent)
Ni(OH)2 CdO Cd PTFE
0,00
0,01
0,10
0,50
1,00
3,00
5,00
84,00
83,00
83,00
83,50
83,00
81,00
79,00
15,00
15,00
15,00
15,00
15,00
15,00
15,00
1,00 1,00 1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
IO
Die erhaltenen Elektroden wurden dann zusammen mit Separatoren mit einer 170,2 mm langen herkömmlichen Nickelelektrode zum Bilden von Zellenwickeln gewunden. Diese wurden in üblichen Zellenbehältern mit den an den Anschlüssen angebrachten Streifen angeordnet, es wurde ein KOH-Elektrolyt zugefügt, und die Zellen wurden abgedichtet.
Danach wurden die Zellen während 22 Stunden mit 12OmA geladen, und die Anfangskapazität der Zellen wurde dadurch bestimmt, daß drei Probezeiten von jeder Zellengruppe ausgewählt und mit einer Rate von 2,4 Ampere auf 1,0 Volt entladen wurden. Der Mittelwert jeder drei Probenzellen wurde dann als Wert der vollen (100%) Kapazität der entsprechenden Zellengruppe genommen, jede Zellengruppe wurde dann einer durchgehenden Überladung bei 120 mA und 49° C ausgesetzt. Danach wurden Proben von drei Zellen jeweils aus jeder Zellengruppe periodisch ausgewählt, um deren Kapazität durch Entladen in der angegebenen Weise zu bestimmen. Das Prüfungsergebnis ist in den F i g. 3 und 4 als graphische Darstellung des Prozentsatzes der von den Zellen beibehaltenen Anfangskapazität in Abhängigkeit von der Anzahl der Tage der Überladung dargestellt. Jeder Daten- bzw. Kurvenpunkt ist repräsentativ für die mittlere Kapazität der drei Zellen, die an dem jeweiligen Tag in Abhängigkeit von der Anzahl der Tage der Überladung gemessen wurde. In F i g. 3 repräsentieren die Kurven #1, #2, #3, #4, #5 die Kapazitäten solcher Zellen, deren negative Platten aus einer entsprechend bezeichneten Mischung der obigen Tabelle I aufgebaut sind.
Die erfindungsgemäßen Zellen der Kurve #5 mit 1% Ni(OH)2 behielten nach einer Überladung von 70 Tagen 85 — 90% ihrer Kapazität, während die Kapazität der Kontrollzellen der Kurve #1 ohne Ni(OH)2 nach einer Überladung von 70 Tagen auf etwa 50 bis 55% gefallen ist. Es ist daher ersichtlich, daß sich eine etwa 35% größere Beibehaltung der Kapazität ergibt, wenn etwa 1 Gewichtsprozent Nickelhydroxidpulver in die benutzte Mischung für die negative Elektrode eingebracht wird.
In Fig. 4 repräsentieren die Kurven #1, #5, #6 und # 7 in ähnlicher Weise Zellen, deren negative Platten aus den entsprechend bezeichneten Mischungen der obigen Tabelle I zusammengesetzt sind. Die Kurven # 1 und #5 zeigen wieder die Kapazitäten von Zellen mit negativen Elektroden mit 0,0% und 1% Nickelhydroxid. Es ist ersichtlich, daß sie weitgehend mit den Daten aus Fig.3 übereinstimmen. In Kurve #6 (3% Ni(OH)2) bleibt der Prozentsatz an beibehaltener Anfangskapazität zwischen 89% und 97,5%. Die Kurve #7 (5% Ni(OH)2) zeigt Mittelwerte der drei am 20. und 40. Tag der Überladung gemessenen Zellen von zwischen 93% und 95% Kapazitätsbeibehaltung, Der letzte Datenpunkt dieser Kurve am 65. Tag mit einer mittleren Kapazität von 83% ist jedoch unerklärlich. Dieser unerwartete Abfall in der Kapazitätsbeibehaltung dürfte nicht die im übrigen weitgehend gleichförmige Steigerung der Kapazitätserhaltung nach langen Überladungsperioden bei hohen Temperaturen entwerten. Die Kurven # 1, # 5 (F i g. 4) für 0,0% und 1,0% Ni(OH)2 zeigen wiederum beispielhaft eine Steigerung der Kapazitätsbeibehaltung von etwa 25% für 1 % Ni(OH)2. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und im einzelnen der bevorzugten Menge an Kadmiummetallpulver, das in eine erfindungsgemäß aufgebaute negative Kadmiumelektrode eingebracht werden sollte, wurde eine Gruppe von Zellen nach demselben Verfahren aufgebaut, wie es in Verbindung mit den obengenannten Testzellen erläutert wurde. Die Mischungen für die negativen Elektroden hatten dabei die in Tabelle II aufgeführte Zusammensetzung.
Tabelle II Pastenkomponente CdO (Gewichtsprozent) PTFE
Mischung
NIr 		Ni(OH)2 98,00 Cd 1,00
1ΝΓ. 1,00 9*3,00 0,00 1,00
8 1,00 88,00 5,00 1,00
9 1,00 83,00 10,00 1,00
10 1,00 64,00 15,00 1,00
11 1,00 34,00
12
Alle so aufgebauten Zellen wurden dann bei Raumtemperatur und 12OmA während 22 Stunden geladen und für sieben Zyklen mit 2,4 Ampere auf 0,0 Volt entladen. Die Kapazität der entsprechenden Zellengruppen wurde dann während des achten Zyklus durch Auswahl von drei Zellen aus einer jeden Zellengruppe und durch Entladen mit 2,4 Ampere auf 0,0 Volt bestimmt. Das Testergebnis ist in Fig.5 als graphische Darstellung der Zellenkapazität in Abhängigkeit vom Gewichtsprozentsatz des metallischen Kadmiumpulvers in der negativen Platte aufgezeigt. Jeder Kurvenpunkt ist repräsentativ für die mittlere Kapazität der drei geprüften Zellen aus einer bestimmten Gruppe. Wie es ersichtlich ist, steigt die Kurve in F i g. 5 von einem Wert von 65 Ampere-Minuten für die Mischung # 8 (0,0%) steil bis zu einem Kapazitätswert von 71,2 Ampere-Minuten für die Mischung # 11 (15%) an, um danach bis zu einem Wert von 71,8 Ampere-Minuten für die Mischung #12 (34%) langsamer anzusteigen. So ist es ersichtlich, daß irgendein Wert zwischen 0 und 15 Gewichtsprozent Kadmiummetallpulver zu einem starken Anstieg in der beibehaltenen, entladbaren Kapazität der Zellen führt, die dem cyclischen Laden und Entladen unterworfen wurden. Dementsprechend sind etwa 15 Gewichtsprozent Kadmiummetallpulver bevorzugt, doch kann die bestimmte Menge in Übereinstimmung mit der erforderlichen Anwendung variiert werden.
Die vorliegende Erfindung führt also zu einer Zelle mit verstärkten Anti-Fading-Eigenschaften mit einer Kadmiumelektrode mit metallischem Kadmiumpulver aufgrund darin enthaltenem Nickelhydroxidpulver. Aus den Kurven in F i g. 3 und 4 ist ersichtlich, daß der Grad der Verstärkung der Anti-Fading-Eigenschaften mit dem Gewichtsprozentsatz an Nickelhydroxidpulver variiert. Obwohl bevorzugte Werte für die Mengen an Kadmiummetallpulver und Nickelhydroxid aufgezeigt wurden, können viele Änderungen hinsichtlich dieser
9 10
te vorgenommen werden. Eine derartige Modifika- wird. Dennoch ist dieses Vorgehen möglich, da das CdO
besteht für den Fachmann in der Verwendung einer während des Mischens der Paste nach der vorliegenden
enmischung ohne Cd-Pulver, wobei jedoch eine Erfindung einer Hydrolysereaktion zur Bildung von
cehrung getroffen ist, daß sich dieses in der Zelle zur Cd(OH)2 unterliegt. Entsprechend ist die in der
iugung einer Vorladung bilden kann. Ferner kann 5 negativen Platte tatsächlich einer elektrochemischen
Fachmann Cd (OH)2 oder eine Mischung aus CdO Reduktion unterliegende Substanz Cd(OH)2. Auch
Cd (OH)2 als Ausgangsmaterial statt CdO benutz- derartige Modifikationen sollen demnach von der
wobei jedoch dieses Vorgehen nicht bevorzugt vorliegenden Erfindung erfaßt sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Wiederaufladbare galvanische Zelle mit einem gegenüber einem alkalischen Elektrolyten beständigen Behälter, auf dem zumindest ein isolierter Anschluß angeordnet ist, der ferner eine positive Elektrode aufweist, einen alkalischen Elektrolyten enthält sowie eine gepreßte negative Kadmiumelektrode,, wobei die negative Elektrode aus einem Träger sowie einer von diesem getragenen gepreßten Mischung besteht, die aus stabilisierten KadmiummetallTeilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 3—12 Mikrometer, einer pulverförmigen Kadmiumverbindung, die aus CdO, Cd(0H)2 und deren Mischungen ausgewählt ist, sowie einem Binder zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichne ti, daß die Mischung weiter Nickelhydroxidpulver enthält, um die Anti-Fading-Eigenschaften der Zelle zu verstärken.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiummetallpartikel mit CdO stabilisiert sind.
3. Gepreßte negative Kadmiumelektrode für alkalische Akkumulatoren mit einem Träger, der eine gepreßte Mischung trägt, wobei diese Mischung folgende Bestandteile umfaßt:
DE2445096A 1974-06-17 1974-09-20 Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung Expired DE2445096C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US480017A US3870562A (en) 1974-06-17 1974-06-17 Use of Ni(OH){HD 2 {B in pressed plate electrodes

Publications (3)

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571017U (de) * 1978-11-08 1980-05-16
JPS56143670A (en) * 1980-04-09 1981-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of cadmium electrode for alkaline storage battery
US4414303A (en) * 1980-08-28 1983-11-08 Motorola, Inc. Cadmium negative electrode
JPS58122367U (ja) * 1983-01-10 1983-08-20 株式会社日本省力産業研究所 直流電気ホイストのバツテリ−充電装置
US4649092A (en) * 1985-01-07 1987-03-10 Motorola, Inc. Cadmium negative electrode
US4879764A (en) * 1987-05-28 1989-11-07 Laser Communications, Inc. Apparatus and method for alignment of fixed communication laser stations
DE3727766A1 (de) * 1987-08-20 1989-03-02 Varta Batterie Gasdicht verschlossener alkalischer akkumulator
JP2730121B2 (ja) * 1988-01-22 1998-03-25 日本電池株式会社 アルカリ二次電池およびその製造方法
US4983477A (en) * 1989-01-17 1991-01-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Cadmium non-sintered negative electrode for an alkaline storage cell and its manufacturing method
US5248571A (en) * 1990-09-27 1993-09-28 Gates Energy Products, Inc. Cadmium electrode and cell having anti-agglomeration characteristics
US7709115B2 (en) * 1994-08-25 2010-05-04 University Of Iowa Research Foundation Methods for forming magnetically modified electrodes and articles produced thereby
CN103474706A (zh) * 2013-09-29 2013-12-25 赵云德 镍镉碱性干式电瓶

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE515722A (de) * 1951-12-01
US2934581A (en) * 1951-12-01 1960-04-26 Accumulatoren Fabrik Ag Electrodes for alkaline accumulators
US2988585A (en) * 1952-06-23 1961-06-13 Accumulatoren Fabrik Ag Hermetically sealed alkaline storage battery
US3009980A (en) * 1959-02-09 1961-11-21 Sidney A Corren Negative electrode
US3060254A (en) * 1959-08-03 1962-10-23 Union Carbide Corp Bonded electrodes
US3023260A (en) * 1959-11-18 1962-02-27 Myron A Coler Coiled electrode battery
DE1496364B2 (de) * 1964-12-23 1976-07-22 Yardney International Corp., New York, N.Y. (V.StA.) Negative zinkelektrode fuer gasdichte alkalische akkumulatoren
US3384513A (en) * 1966-06-28 1968-05-21 Bell Telephone Labor Inc Sealed nickel-cadmium cell
US3706601A (en) * 1970-01-28 1972-12-19 Mc Donnell Douglas Corp Method of producing an electrode with a polymer binder by rolling

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JPS51631A (de) 1976-01-06

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