DE2920654A1

DE2920654A1 - Verfahren zur herstellung einer negativen eisen-elektrode

Info

Publication number: DE2920654A1
Application number: DE19792920654
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Dipl Phys Saridakis
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1979-05-22
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2920654C2

Description

Verfahren zur Herstellung einer nega-
tiven Eisen-Elektrode Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer negativen, porösen Eisen-Elektrode für alkalische Akkumulatoren aus Eisen- und/oder Sisenoxydpulver dem ein porenbildendes Material zugesetzt ist, durch Sinterung.
Negative Eisenelektroden wurden bisher in der Weise hergestellt, daß das Eisen- und gegebenenfalls Eisenoxydpulver, dem ein porenbildendes Material in Form von wasserlöslichen Salzen, insbesondere Kochsalz, zugemischt war, unter einer Schutzgasatmosphäre heiß gepreßt und/oder gesintert wurde. Insbesondere bei der Sinterung von Eisenelektroden mußten genügend hohe Ofentemperaturen im Bereich bis etwa 1200% verwendet werden, wenn eine ausreichend stabile elektrode erzielt werden sollte. Ein besonderer Aufwand ergab sich dabei auch für die Schaffung der Schutzgasatmosphäre im Ofen sowie für die Auslösung des vorzugsweise aus Kochsalz bestehenden Füllers durch längeres Kochen der fertigen Elektrode.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht dae her darin, die bisher bekannten Verfahren. zur Herstellung negativer Eisenelektroden zu vereinfachen und zu beschleunigen. Die mit dem Verfahren hergestellten Elektroden sollten zudem mechanisch sehr stabil sein, dabei aber eine hohe Ah-Kapazität sowie einen möglichst guten Ladewirkungsgrad aufweisen.
Das diese Aufgabe lösende Verfahren zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß als porenbildendes Material Zucker oder eine seiner Verbindungen verwendet wird. Die Verwendung von Zucker oder einer Zuckerverbindung erweist sich in mehrfacher Hinsicht als vorteilhaft. So wird der die Poren in dem Elektrodenkörper bildende Zucker wä#hrend des Sintervorganges durch Verbrennen automatisch beseitigt, so daß ein besonderer Arbeitsgang für das Auslösen des Porenbildners nicht mehr angeschlossen zu werden braucht. Zum anderen werden durch den exothermen#Verbrennungsvorgang des Zuckers örtlich extrem hohe Temperaturen erreicht, die die von dem Ofen erzeugten, relativ niedrigen Temperaturen weit übersteigen und die für eine wirkungsvolle Versinterung des Eisenpulvers und damit für einen mechanisch sehr stabilen Elektrodenkörper sorgen. Schließlich wird bei diesem Verbrennungsvorgang des Zuckers der Sauerstoff der Emgebung weitgehend gebunden, so daß die Sinterstellen vor einer Oxidation geschützt werden. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Eisen-Negativen weisen zudem, wie Versuche gezeigt haben, eine hohe Ah-Kapazität sowie einen sehr guten Ladewirkungsgrad bei einfacher und schneller Rerstellbarkeit aus Sreisgünstigen und in ausreichender Menge zur Verfügung stehenden Disenwevkstoffen auf.
Damit eignet sich dieses Verfahren ganz besonders für den 3au von leistungsfähigen und energiereichen Atkumulatoren, insbesondere auch für Traktionszwecke bei Fahrzeugen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollten dem Eisen- und/oder Eisenoxydpulver zweckmäßigerweise 2 bis 20 Ge. < Zucker bzw. Zuckerverbindungen zugefügt werden und die Sinterung sollte in offener Luftatmosph#re, d. h. also mit Verzicht auf eine Schutzgasatmosph#re1 0 bei TempebaLuzen im 3reich von 400 bis 800 C, vorzugsweise bei ca.
70000, für eine Zeit von 2 bis 15, vorzugsweise 3 bis 8 Minuten erfolgen. Weiterhin wird vorgeschlagen, daß zur Vorformung des Elektrodenkörpers das mit dem Zucker bzw. mit den Zuckerverbindungen vermischte Eisen- und/oder Eisenoxydpulver mit Wasser zu einer teigigen, gut streichfähigen Masse angerührt wird, die auf ein insbesondere aus Edelstahl bestehendes Trägernetz gleichmäßig verteilt aufgetragen wird.
Nachfolgend wird ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Elektrodenherstellung beschrieben: Dabei wurde zunächst aus 17 Gramm Eisenpulver und 1,3 Gramm Zucker (Glukose) sowie 2 cm3 Wasser eine teigeige, gut streichfähige Masse hergestellt, die auf ein aus Nickelstreckmetall bestehendes Netz mit einer projizierten Fläche von 30 cm2 und einem Gewicht von 2,235 Gramm gleichmäßig und beidseitig aufgetragen wurde. Der -so hergestellte Elektrodenrohkörper wuråe in einem Ofen bei 7300 C in Luft atmo sphäre sechs Minuten lang gesintert. Die fertige Elektrode hatte im trockenen Zustand ein Gewicht von 21,1 Gramm ünd im nassen Zustand ein Gewicht von 23,2 Gramm.
Nach Einbau in eine Akkumulatorzelle mit einer passenden positiven Elektrode wurde die erfindungsgemäße negative Eisen-Elektrode durch Zyklisieren, also durch Entladen und Beladen, formiert, das heißt auf ihre volle Ah-Kapazität gebracht, die im trockenen Zustand 220 Ah/kg betrug.
Wie sich aus diesem Beispiel zeigte, kann als Träger für den Elektrodenkörper anstelle eines Edelstahlnetzes durchaus auch ein Nikkelnetz Verwendung finden.
Um bei der Vorformung des Elektrodenkörpers eine gut teigige Eisenpulver-Zucker-Gemischmasse zu erreichen, sollte auf je 15 Gramm dieses Gemisches 1 - 2 cm3 Wasser zugesetzt werden.
die bereits aus dem Patentanspruch hervorgeht, kann anstelle von Zucker, vorzugsweise Glukose, auch eine Zuckerverbindung, beispielsweise ein Eisenglukonat, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Auch bei Verwendung einer solchen Zuckerverbindung ergeben sich die oben aufgeführten Vorteile, die insbesondere in einer wirkungsvollen Versinterung der Eisenpulverbestandteile der Elektrode ohne die Heranziehung besonders -hoh# Ofentemperaturen bestehen. Auch die Verwendung einer Scbutzgasatmosphäre für den Sintervorgang ist entbehrlich, so daß insgesamt gesehen das erfindungsgemäße Verfahren sich durch Einfachheit und geringen Aufwand auszeichnet.

Claims

ANSPRÜCHE Verfahren zur Herstellung einer negativen, porösen Eisen-Elektrode für alkalische Akkumulatoren aus Eisen- und/oder Eisenoxydpulver, dem ein porenbildendes Material zugesetzt ist, durch Sinterung, dadurch gekennzeichnet, daß als porenbildendes Material Zucker oder dessen Verbindungen verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eisen-und/oder Eisenoxydpulver 2 bis 20 Gew. d0 Zucker bzw. Zuckerverbindungen zugefügt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenazeichnet, daß die- Sinterung in offener Luftatmosphäre bei Temperaturen im Bereich von 400 bis 8000 C, vorzugsweise bei ca. 7000 C, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung jeweils für eine Zeit von 2 bis 15, vorzugsweise 3 - 8 Minuten durchgefiihrt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorformung des Elektrodenkörpers das mit dem Zucker bzw. den Zuckerverbindungen vermischte Eisen-und/oder Eisenoxydpulver mit Wasser zu einer teigigen, gut streichfähigen Masse angerührt wird, die auf ein Trägernetz gleichmäßig verteilt aufgetragen wird.