DE938443C

DE938443C - Verfahren zur Herstellung hochporoeser Sintergerueste aus Metallpulver fuer Elektroden alkalischer Akkumulatoren

Info

Publication number: DE938443C
Application number: DEV833A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr H C Vogt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-04-09
Filing date: 1950-04-09
Publication date: 1956-02-02

Description

Verfahren zur Herstellung hochporöser Sintergerüste aus Metallpulver für Elektroden alkalischer Akkumulatoren Es ist bekannt, poröse Nickelkörper, wie sie bevorzugt für Nickelelektroden von Sekundärelementen mit alkalischem Elektrolyt Verwendung finden, durch Sintern von Nickelpulver herzustellen, das durch thermische Zersetzung von Nickel-Karbonyl erhalten wird, und dessen Schüttgewicht weniger als 2 kg/1 beträgt. Das Sinteirn erfolgt bei Temperaturen oberhalb 65o°. Die so hergestellten Nickelkörper habe, die Eigenschaft, bei verhältnismäßig guter mechanischer Festigkeit hochporös zu sein, und es ist bei ihrer Herstellung der Vorteil vorhanden, daß diese Körper in einer einzigen Sinterung erzeugt werden können.
Bei ",der neuzeitlichen Entwicklung alkalischer Akkumulatoren ist man bestrebt, Elektroden zu benutzen, idie von sehr dünnen Sinterschichten, also Blatt- oder Folienelekbroden, gebildet sind. Bei diesen Ausführungsarten kommt es besonders darauf an, ein Trägergerüst für .die elektrochemisch aktive Masse zu haben, das eine isehr feinporige Struktur aufweist.
Bei dem bekannten, sogenannten leichten Nickelpulver, wie es durch thermische Zersetzung von Nickel-Karbonyl erhalten wird, werden die Pulverteilchen von vollen Kugeln gebildet, die sich in beliebiger Weise aneinanderreihen. Beim Sintern einer aus solchen Pulverteilchen bestehenden Pulverschicht entsteht zwar ein sehr poröses Gerüst, durch die kugelförmigen Pulverteilchen sind aber die Gerüstwände zwischen den Poren verhältnismäßig dicke, massive Trennstege, in die beim Imprägnieren keine elektrochemisch aktive Masse eingelagert werden kann. Für den Wirkungsgrad einer Elektrode ist die Größe der in die Poreneingelagerten Teilchen der elektrochemisch aktiven Masse von wesentlicher Bedeutung. Diese aktive Masse quillt bei den verschiedenen Ladezustäxideneines Akkumzulatoms in unterschiedlichem Maße auf; und es ist die Foxderung an eine hochwertige Elektrode zu stellen,-daß die EinlageTtuig der aktiven. Masseteilchen in den Elektrodenpomen bei jedem Quellzustand der Masisieteilchen eine kontaktgebende Berührung zwischen diesen Teilchen und der Porenwandung gewährleistet. Es ist deshalb anzustreben, daß die Porengröße etwa der Teilchengröße- der in -diesen -eingelagerten elektrochemisch ,aktivem Masse entspricht. Bei Porengerüsten, die von lose geschüttetem Nickel-Karbonyl-Pulver mit einem Schüttgewicht von weniger als 2 kg/1 unter Anwendung einer Sintertempleratur oberhalb 65o° gebildet sind, weist die Elektrodenoberfläche ver-hältnismäßäg große Poren auf, die mit einem ;großen Anteil an .der Gesamtporosität teilweise um -ein Vielfaches größer sind als die in die Poren eingelagerten aktiven Masseteilchen. Es ergibt sich darauls die Förderung, daß für die Erzielung einer brauchbaren Elektrode der Füllvorgang für das Einbringen der als --elektrochemisch aktiven Masse benutzten Hydroxyde ein sehr langwieriger ist bzw. in häufiger Wiederholung einzelner Imprägnierungen durchgeführt werden muß, Zum in die Poren ihrer Größe @entsprechende aktive Masseteilehen @so einzulagern, .daß sie kontaktgebend an der Porenwandung anliegen.
Von den vorangegangenen Erkenntnissen ausgehend, bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung poröser Metallkörper, - wie sokhe insbesondere von den Sintergerüsten der Elektroden alkalischem Sammler gebildet sind. Es wird nach einem Reduktionsverfahren hergestelltes Metallpulver, insbesondere aus Nickeloxyden. oder einer Mischung von Nickel- und Eisenoxyden oder nur aus Eisenoxyden. hergestelltes mikroporöses Metallpulver, in. losem Schütturig zu Elektroden" insbesondere Matt- oder folienartigen Elektroden, vorgeformt und danach gesintert, so daß das m'ikroporöse Sintergerüst die Trägerunterlage für die elektrochemisch aktive Masse der Elektrode bildet.
Nacheinen Reduktionsverfahren hergestelltes Metallpulver hat die Eigenschaft, daß die einzelnen Pulverteilchen von unregelmäßiger, zackiger und zerklüfteter Form sind. Diese Teilchen schließen Mikropolen. in sich ein, und es ergibt sich beim Anein,anderreihen solcher Teilchen(, also. beim Sintern, ein Körper oder eine Schicht, die im. ibrer Struktur sehr feine, aber in der Form unregelmäßige Poren aufweist.
Im Vergleich zu einem kugeligen Pulverteilchen ,des Pulvers aus Nickel-Kaxbonyl ist die Oberfläche eines nach einem Reduktionsverfahren hergestellten Metallpulverteilchens .durch die starke zerklüftung bei gleichem Gewicht wesentlich größter 'als dme Oberfläche des kugeligen Karbonyl-Nickel-Pulverteilchens. Daraus ergibt sich, daß eine nach der Erfindung hezgestelite - Elektrode, insbesondere Matt- oder folienartige Elektrode, gegenüber den vorbekannten Sinterelektroden eine vergrößerte Oberfläche aufweist, die Poren durch ihre unregelmäßige Formgebung und geringe Porengröße .eine besonders innige kontaktgebende Verbindung mit den einzelnen eingelagerten elektrochemisch aktiven Masseteilchen gewährleisten und die unregelmäßige Porenform ein Verkrallen, also gutes Festhalten ,der eingelagerten Masset:eilchen in den Poren ergeben.
Die mikropairösen Masseteilchen nehmen auch mit ihnen Mikroporen an der Einlagerung der elektrochemisch aktiven Masse teil, und es wird also mit (einem Trägergerüst aus Metallpulver, ,das aus Oxyden nach einem Reduktionssuerfabmen hergestellt ist, sein wesentlich verbes;siemter Füllungsgrad und Teilnahmefaktor gegenüber den vorbekannten Sinterelektroden Herreicht.
Die Sintereigenschaften .der 'm Reduktionsverfahren hergestellten Metallpulver sind gute, insbesondere, wenn. die Sintemung bei Temperaturen über iooo° (erfolgt.
Die Pulverteilchen. des nach denn Reduktionsverfahren hergegtellten Metallpulvers kommen für die Bildung der gewünschten feinen Poeten vorteilhafterweist mit einer Größe von 3 bis i o ,u zur Verarbeitung. Das Pulver hat ein geringes. SchüttgewIcht, was für ,die Erzielung der- hochporösen Snterschichten von Bedeutung ist. Es kommt bevorzugt ein Schüttgewicht von o,8 bis o, 5 kg/l, je- doch nicht über 2 kg/1 in Frage. Es hat sich gezeigt, daß bei dem als bevorzugt genannten Schüttgewicht von o,8 bis o,5kg der räumliche und flächenhafte Schwund bieim Sintern bedeutungslos. gering ist. Für idme Erzielung der gewünschten mikroporösen Oberflächen bei folienartigen oder blattartigen Sinterelektroden kann die *Herstellung derselben auch unter Verwendung der im Reduktionsverfahren gewonnenen Metallpulver - kontinuierlich in einem Duxchlaufsinterofen erfolgen, insbesondere dann, wenn Idas Pulver auf eine sintembeständige Transportunterlage in der Glühzone des Ofens zur Bildung der Sinters-chicht aufgestreut wird, von der es, diann nach dem Glühen als verfestigter Sinterelektrodenstneifen abgelöst werden kann. -

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahmen zur Herstellung hochporöser Sintergexüste laus Metallpulver für Elektroden alkalischer Akkumulatomen,dadurch ;gekennzeichnet, daß nach einem Redu@ktionsverfahmen ;aus Oxyden hergestelltes Metallpulver in loser Schütturig vorgeformt und danach gesintert wird.
2. Nach Anspruch i hergestellte Sinterelektrode, dadurch gekennzeichnet, ,daß de Porengröße des Trägergerüstes der Größe der in ,die Poreneingelagerten aktiven M.asseteilchen entspricht. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr, ä o82 i26, 1974173; K i @e f f e r und H o t o p , »Sintemeis-en und Sinterstahl«, S. 339 und 340.