DEV0000495MA - - Google Patents

Description

Geeintertβ Elektrode für elektr ίe'c ler und Primär-Elemente, inebeeondere für alkali eoh« Accumulator en·

Unter den verschiedenen Arten der bei elektrischen Sammlern» Primär-Elementen o.dgl. verwendeten Elektroden nimmt die Entwicklung der Sinterelektrode einen besonderen Plats ein· Die vorhandene Erkenntnis, die Elektrodendioke zur Verringerung des inneren Widerstandes z.B. eines alkalischen Akkumulators herabzusetsen, 1st bei dieser Speziellen Elektrodenart nur bedingt verwirklicht worden, well für die Sinterelektroden die grundsätzliche Forderung bestimmend war, gesinterte Elektrodenkörper BU schaffen, die durch stabilisierende Hüllen, Leisten, Rahmen o.dgl· in sich verfestigt sind· Die mit dem Sintern erzielbare, den g-nzen Sinterkörper durchsetzende Porosität für die Aufnahme der elektrisch aktiven Elektroden· substanz auszunutzen, 1st ein wesentliches Uerkmal für die Anwendung der Sinterung bei der vorbekannten Klektrodenerzeugung. Es widerstrebt gerade aus dieser bestimmenden Forderung dem fachmännischen Denken, sich von den vorhandenen Erkenntnlseen bei der Herstellung und bei dem Betrieb alkali so her Akkumulatoren loszusagen und gesinterte Elektroden tu verwenden, bei denen auf die Ausnutzung einer Tiefporosität Im Sinne eines körperhaft dicken Sintergerushes bewuflt verslohtet 1st. Der Erfinder 1st diesen, den Überlieferten Erkenntnissen zuwider laufenden Weg gegangen und er hat eine gesinterte Elektrode für elektrische Sammler, insbesondere alkalische Akkumulatoren geschaffen, bei der das Gerüst der elektrochemisch aktiven Substanz aus einer hoohporOsen Sin· tersohioht besteht, die auf eine blatt- oder folienartige Trägerunterlage aufgebracht 1st. Diese Schicht kann nur einseitig oder uch beidseitig auf die Folie o.dgl. auf gebracht sein. Damit ist erreicht, dafl der Sintert eil der Elektrode Diokenabmessungen besitzen kann, die nur von einer ointersohloht_ln Verbindung mit einer Trägerunterlage gebildet sein können. Diese Trägerunterlaie dient dabei nu? der meehaniechen Verfettlgung der Sinter schicht zur Erhöhung ihrer Biegefestigkeit und sie weist selbst nur die fUr solche Unter·

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Vogt A Co·, Fabrik für Metallpulver-^ /. (· 2. · /f J ;sau Betr.tPat«ntanmeldungt Gesinterte Elektrode für elektrisch

lag«& mögliohe geringste Dicke auf; eic let algo blatt» oder folienartig ausgebildet und ale kann dabei sogar noch von grobmaschigem, nettartlgem Gewebe sein· Die mit der Trägerunterlage verfestigt· hochporöee Sinterschicht besteht aus elektrisch leitendem Mater1-1 und bildet insbesondere Susannen mit der Träcerunterlege eine gute Anechlußmöglichkelt fUr die Kontaktfahne o.dgl. der Elektrode· Damit 1st •ine gesintert· Elektrode geschaffen, dl· bei ihrer Vereinigung su Folien- oder Blattpnketen einen Akkumulator mit außerordentlich günstigen Volumen- und Gewichteverhältnis-8en bei gleicher elektrischer Kapasltät gegenüber anderen Ausfuhrungsaxt on mit Sinter plat ten- oder Taschenelektroden ergibt«

B«i einer gesinterten Elektrode nach der Erfindung 1st der Weg t\ix die Ionen,um in die In den tiefsten Poren vorhandene elektrisch aktive Masse su gelangen, ein vielfach klirserer als bei anderen Sinterelektroden· Dadurch 1st der innere ^ideratand der erfindungegemfifl ausgebildeten Elektroden ein extrem niedriger· Sin besonderes Merkmal 1st in diesem Zusammenhang auch damit gegeben, daß durch die sehr gering« Llake der einzelnen Elektroden die Anoden und Kathoden nur durch «inen dünnen, s«L» folienartigen Separator voneinander getrennt su Paketen oder su 'Aiokwln lagendicht geschichtet •ein können. Bei einem solchen Aufbau eines Akkumulators mit gesinterten Elektroden nach der Erfindung ist der Laugenweg βwischen den Elektroden ungleicher Polarität der denkbar kürseste. Das Gesamtvolumen der Elektroden ist gegenüber den vorbekannten Ausfuhrungsarten mit Sinterelektroden in ein»

hl von Slntersohlohfn aufgeteilt, von denen jede durch ihre weltgehende Poroaltat ein Gerüst mit wesentlich vergrtS« aertor Oberfluche für die elektrisch aktive Slektrodeu»ubstana bildet. Die in die Poren des Gerüstes eingelagerte elektrochemisch wirksame Uaaae nimmt fast in ihrer Gesamtheit gleichseitig am Reduktlons-Oxydatlonsvorgang teil, und nicht ticfwttsohiohtenwele« nacheinander, wie dies bei körper-

ft Co., Fabrik fur K, ι %\Λ\ ιιΊ in ι ιί III III I up vrr

Betr.sPatenanmeldungs 3esinterte tHektroUe for elektrische ···

haften Sinter elektroden bekannter Ausführung der Fall let· Auon kOnnen die durch elektrische Beanspruchung entstehenden elektrochemischen äpannungadlfferenzen In der ^ohloht durch l;iffueion«vorgänge kursseitig ausgeglichen «erden. Daraus ergibt sich der besondere Vorteil, dati »eloet bei größten Belastungen ein nahezu idealer.verlauf uer ^ntladekurve vorhanvien iut·

Ke let ohne n^eiteree möglich, nech der -rflndun» gesinterte elektroden zu schaffen, bei denen des Volumen des für dip elektrochemische Reaktion tür Verfugung stehenden, in die Poren der SinterrerUetschieht elngcl«ehrten Hydroxyde oa. 85 - 9Q4 de· (Jesamtvolumens der Kiektrode be tr ^f; t, ein Vor* teil, der durch die mit der i^intcrschicht gegebene wcaent» liehe Vorgrööerung der slektrodenob&rilache bei dieser neu· artigen elektrode ersielbar ist· Die bei körperhaften binterelektroden in dem ganzen Körper vorhandenen Poren sind also bei den gesinterten elektroden nach der rfindung in eine Vielmahl von vergrößerten eJ-ektrodenob er flachen aufgeteilt« Dabei h.;t eich geseilt, daU bei ^enxi^ond gerin^^^ hintersohiohtdlcke der Innere ideratand einea damit aufgebauten Akkumulators extrem niedrig gegenüber den bekannten Akkuisu· latorarten gehaltun werden kann, inabuöondere dann, wenn duroli die gerln^o Dicke der neuartigen geeint·.·, ten .vLektroden die Ionenwege swieohen den il eic tr öden ungleicher Polarität durch l'.gendiohtes Schichten unter ^wischenacba^ tun,g; t oliunartl«er beparatoren die denkbar kuraebten sind.

iUr die ,Erfindung soll es gleich<^iltig sein, welcher Art die Träierunterl-ige dor Jinterge rust schicht ist. Bevor mug t wird man damu perforierte ttetallfolien oder MetallblMtter verwenden. Ks können die Folien odor flatter dabei auch von Drahti^eveben oder anderen grobmttechi«; oder großporig verfil«- ten oder durch -aeerverbindurvKen hergestellten raetallischen Folienblettern oder Bändern gebildet sein. Die mit Lochuogen, Maschen, groOen Poren o.dgl· versehene unterlage fur die SIntcrgerUateahicht erleichtert den Impr^nierungeprofceß der

VO£t & Co·« Fabrik für Metallpulver- 1 111 I ι Betr. sPat ent anmeldungs Geelnterte Elektrode flir elektrische Elektrode und es ergeben eioh dexaue Vorteile für die wirk«

eamkeit der elektrochemisch aktiven Massen insofern, als die*

ein, se» in die Poren der Gerüst schicht'gelagert, nach beiden

Schichtseiten hin wirksam sind·

Mit der Verwendxuig einer streifenartisen Tragerunterläge sind wesentliche Vorteile für die Heretellung der geeinter· ten Elektrode nach der Erfindung gegeben, Ks kann in einen kontinuierlichen Arbeitsgang die sich ols streifen von einer Rolle abwickelnde Trä^erunterläge für die Bildung der SintergorUstschicht mit einer Suspension aus Metallpulver, susät*- liehen Porenbildner und geeigneter Flüssigkeit, a.3. Wasser oder Kohlenwasserstoff, bestrichen werden. Da-nach durchlauft die bestrichene Streifenbahn einen Vortrocknwr mit daran an* geschlossenem Durchlaufsinterofen, sodaB n~ch den Verlassen dieses Ofens die «Jtreifenbrhn nur noch in einseine streifen· stlioke «er schnitt en «erden muß, bevor mit dor Imprägnierung begonnen werden knxm.

Anstelle der naß sen Aufbringung der !Unterschicht auf die Trägerunterlage, kann das Metallpulver auch vor dem Durch« laufen des Sinterofene auf die ^treifenbahn trocken auf gesiebt, aufgestreut oder aufgerüttelt sein· Diese trockene Aufbringung bedeutet gegenüber der nassen Aufbringung eine weitere Vereinfachung dee lierat ellung avorfahrens der erfindungsgemäßen elektroden. Durch entsprechendes Verdichten der Pulveraohioht beim Aufstreuen o.dgl. können auch gelochte oder sonst grobmaschige l'rägcruntorlagen auf diese .«eise ohne Schwierigkeiten mit der DintergerUstsohioht in einem Arbeitsgang versehen werden.

Ss ist ein besonderer Vorteil der gesinterten Elektroden nach der Erfindung, daß diese durch ihre gerinne Dicke auch ale Sintergerüetelektroden sehr biegsam und elastisch elnd. Die Dicke der us +räVerunterlabe ual ein- oder beidseitig aufgebrachtem Gerüst bestehenden Elektrode kann in ihrer Ge-• an the it blatt- oder foliendtinn sein. Besondere von Vorteil 1st ·· dabei, ein in der iiintergerüstschicht eingebettetes

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Vogt £ Co., Fabrik für Metallpulver- ι ιΐΤΊ'ιιΙ II , um _mi Eetr.ι Patentanmeldungι Gesintt-rte Llektrod· fir elektrische

grobmaschiges Netzwerk o.dgl. als Trägerunterlage zu verwenden. Dadurch ist es möglich, aus sold en i-lektroden Akkumulatorzellen herzustellen, bei denen zwei Elektroden ungleicher Polarität unter Zwischenlage eines ^eparntoratrelfens, der z.B. ein Fließpapier streif en treln krnn, aufeinanderliegend zu einem .'.ickel spiralig rufgerollt sind. Kit solchen .ickelzellen können z.B. sogenannte -tab- oder Rorraelbatterien für Taschenlampen oder für end ere Zwecke vorteilhaft hergestellt werden, die eine verhKltniemHflip große Kapazität aufweisen und sich durch die aus der Verrendung der gesinterten rüektroden ergebenden FUgensch.« ften, z#B. große fltaempfindliehkeit, nahezu gleichbleibende ^ntladespannung -usw., auszeichnen·

Es können die blatt- oder folienartigen elektroden auch zu älektrodenpaketen vereinigt sein, bei denen in sich wiederholender Folge eine Anode, ein Separator, eine Kathode, ein separator usiv· lagendicht übereinrmdergeachichtet sind.

In den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeiepide für die Verwirklichung der Erfindung dargestellt.

Fig.1 zeigt die gesinterte Elektrode im querschnitt. Auf der folienartigen Trigerunterl-ge 1 ist einseitig dl· von Metallpulver gebildete hochporöee Sinterechicht 2 als Gerüst ftbr die elektrochemisch wirksame Masse aufgebracht· Die Tr&gerunterlaee 1 ist z.B. von einer Nickel- oder Elsenfolie mit einer Dicke von etwa 0,o3 - O,o5 mm gebildet und es hat die Sinter schacht 2 eAnePioke von etv» 0,3 ψ 0,5 mm, also unter 1 mm. Fig.2 zeigt eine solche Elektrode in Ansieht. Dabei ist die Ansohlußfahhe 3 in der /eise gebildet, dafl der angeschnittene Lappen 4 umgebogen wird und die Fahne 3 verstärkt.

KLnen jueraohnitt ma vergrößerten aaßstnb z^igt Fig.3 . Dabei ist erkennbar, daß die "rä-erunterl-ge 1 rait P er for Ierongen 5 versehen ist. Die Sintergerüstschicht 2 ist von den miteinander versinterten Metallpartikeln des eruf die Dnter-

it fig·

9. 2.

Vogt L· Co·, Fetrik fUr Metallpulver-:.crkttofe, ltIbxx b.i aseau fcetr.:?atentanxelduB£j r-tinurte Klfcktrod·.' f.r elektrische

1 aafirebrcicl.ton */1-1allpulvcrt gebildet und ee sind auch

I ohlrüusae 6 vorlagen, wie eie durch die Verwendung eo&ermnnter Forenbildner (irohlenetoffteile, Karbonate) errielbi:r cind· Jie-e Forenbililncr werden vor oder nach der iJinteruni; durch bekannte Verfahren nue der iletfillp^lver- bi'-w. Γ.1η· terschicfct entfernt. Die HUcroporen bilden eine wesentlich vergrößerte OborflBche der Elektrode und sie dienen zur Aufnahme der elektrochemisch wirksamen täubetanzen_y die nach bekannten ImprHcnierverfahren in die Toren ein.-jebr el t werden. L'iese aktiven Substanzen könner. e.B. T'ydroxyde des PTaÄinitBne, des Kickele, des risens oder des Kobalts sein·

Die Figuren 4 und 5 seigen alkali ac lie Akkumulatoren ale AusfUhrunfjebeiepiele, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen gesinterten Elektroden aufgebaut bind·

Bei der ¥>lekelselle eines alkaliechen Akkumulators entsprechend F1&.4 let die Anode 7 und die Kathode 8 je von einem SintergerUstftobloht-Elektrodenstreifen gebildet, der die der gewünschten üellenkapaisität entsprechende Länge vuxl iireitu beeitett Durch die geringe ~treifendioke_t die xusuamen mit der SintergerUetschioht etwa 0,5 mm beträft, sind die elektroden gut biegeair and sie sind mit dem Fl^Bpapiorstreifen als Separator, lagendicht gewickelt· £s hnt sioh ergeben« daß es ohne weiteres müglich ist» eine «ickelselle mit den Abnesäungen elues normalen ..asohenlaapenbatterltf-ULementea •us uintergerUstsohioht-Alektroden herausteilen, die die Kapaftität einer Anp./Std· aufweist· Jen üokelkern können an beiden Stirnseiten des .Viokcle eingesetzte fling hülsen 10 bilden, an denen durch die umgebogenen Lappen 11 die Kathode oder Anode kontaktgebend festgeklemmt ist.

Bei den nlkaliochen Akkumulator nach Fig,5 sind die blnttarti-ren geeintorten Elektroden 12 als ,\noden und Kathoden eit folien»rtitfen ieparatorewiechenle^ren au eineta faket Iagendloht geschichtet susammengefaBt. Durcii die Dochtwirkun^ der hoohporuaen i^lektrodengerUste und iie gute Saugfähigkeit der Isolierswi8chenlagen kann eine Aklnainulatorettefuhrunf: ge-

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Vogt L Co·, Fabrik f.jc Letallpulvor-.erkstvf rff|"TSWJlTTT'^lW^tt Letr·ii atentanä.eldun£j Ceeintertc Llektrode für elektrische . »·

wählt «,erden, bei der des Llektrodenpaket dec "ehriuee 13 nahezu ganz ausfüllt, der Llektrol/trauc also v: rhfc'ltnisafißic klein iet. Lic einzelnen ^lektrodenblVtter greifen sit ihren Kontaktfahnen 14 in ~chliize"15 einet· kaaa.nrtig nue^etildeten 1 eilee des Koritektstückes 16 ein und sie sind ail ciecerr Kon· tisktetück 16 elektrisch £Ut leitend ver: el'.reißt. L'ie Fontakt-LtUcke M halten durch ihre Ζ-ϊοπε dnc Mektrodenp^ket ela-Btlech aufgehangen in dem TehSuee 13» eine Anordnung, die ζ·Β» für I'ftlo-Eeugnkkumaletoren beeonderß vort Uhr ft iet. 17 sind die I-ontektnnechlußschrnuben am CehKuaedeckel, 1Ü und 19 iet die Elektrolyteinfüll- uxid CneauettrBmtffnurif;·

Da» LKjhema nach Fig« 6 veranschaulicht das Aufbringen der Lin· terschicht 2 auf die bandartige Unterlage 1« Von der Vorrats· rolle 20 kommend, durchlauft die Unterlage 1 den rüttler 21» aus dessen Trichter das Metallpulver, z.B. Nickelpulver, in genau bemessener Dosierung auf die Unterlage Λ aufgerüttelt wird· Da.-bei erfolgt eine geringe Druckvcxftstigung der aufgerüttelten I ulversohioht, wodurch das Pul ve- beim eiterliufen der xulverbohn nicht durch die Waschen oder 1 erforierungen der 'irägerunturla^e 1 her auffallt· Die so vorbereitete IuIv erbahn durchläuft den Sinterofen 22 und verläßt diesen bei richtiger Lemseeung der Tranoportgoäohvvlndl^keit als f crtlg gesinterte i^lektrodenbahn, die für das Imprägnieren und Icrtii^nachen weiter behandelt wird. 23 ist der mittels α es lAotors 24 erfolgende Ixoueportantrieb, der von der Untv rlge 1 mitgebildcten hinterschichtbahn 25·

Die Anwendung der erfindungsgemäB auegebildeten gesinterten O.cktrode eignet jich In vorteilhafter _aise auch fUr irlrnüx-Elemente, z.B. des Leclanche-rypes. wenn es darauf ankommt, aus diesen ':lemeaten große -trömc zu entnehmen.

Claims (3)

ι/ Vogt * CO., r-fcrik fUr Letfülpul*-. r- er* Λ" (f 2 ./? J B«tr.ii, .. CCiilnt,jrte tieV.i •.a - Pntontf?ncprachu·

1.) Gesinterte Elektrode für elektrische Sammler und Friniärelentente, insbesondere alkalleche Akkumulatoren, dadurch kennzeichnet, daS d*s uerUst für die elektrochemisch wirks Masse ans einer hoobporOsen Sluterschicht aus elektrisch lel· te&dea M terlel besteht, »He auf eine blatt- oder folienartige Tr&gerunterlage ein- oder beidseitig aufgebracht ist·

2·) Gesinterte ijieictrode uuoh ^jiapraca i_f dadurch neL, da^ die ^räiierujnterlrt&e mit Uan ein- oaor beidoextig auf gebrachten J er da t elxiö blatt- oder folienartie«? elektrode bil det.

3.) Gesinterte Elektrode nach Anspruch 1 oder2, dadurch kennzeichnet, dnö dio ein- oder beidseitig 'Jint er schicht von auf die blatt- oder folien-rti»& Tragorunterlnee auffeeinterten f^otnllpalver, insbesondere leichte« Metallpulver gebildet ist·

4«) Gesinterte Λ«jkLrode ad Anspruch 1, 2 oder 3, dcidurcli geJcennaeichnet, daß die 2rägeruntarlag3 von pjerf or j.Qr ton ;^etallfolign odor .Aetallblättern« blatt- oder folionartljen

oder .udereii grobmrisoiii^cn oder grobporig ver-

filaten oder durch ^a^rv^rjbinduasen her ge a teil t en JrO 11 en , Blättern oder Bändern gebilaat ist·

5·) CJesinterte Slektrode nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das die Trageruziterl-ge als iJtreifenbahn kontinuierlich mit Metallpulver für die Bildung der ter^erüstschioht bestreut wird (aufgesiebt, aufgestreut, auf gerüttelt) und, nach evtl. Verdichten der ml verschiebt, ansohlieu«nd im gleichen Arbeitsgang einen Sinterofen durchlHuft, in dem die lulverschicht aur hoc^porösen üintorgerüst schicht in sich und mit der .rägerunterl· £c verfestigt ?-ird·

S.) Gesinterte Elektrode nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4_t daiuxoh gekennzeichnet, daß die Trägerunterliige einen streifen

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Vojt 4 Co., Fabrik fur Metallpulver- erl Betr.tPatert.~nmeldur.fx Gesintert·· Sl^ktro^en for elektrisch«

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bildet, auf dem eile rintort-chlei t ein- oder beidseitig im kontinuierlichen Verf-.rren durch '.ufstrt ic' en o.dfl· dee mit Flüssigkeit Vi.rr.-viüci Ler« *et llpulv.rs f.uf^cbr: clt ist und der im Anschluß «>n dloto .".ufbrir^ufic einer V int er ο fen als Stro · fenbahn d\rrcM'-^:uft ·

7·) Ulelrtrodenanordnung fUr elektrische Sammler oder PrIaMr* Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß unter leKutsung der gesinterten Elektroden naoh Aneprüohen 1-6 aus Kiekt rode, pexator» fcaektrode, separator ein λ ick el gerollt let.

β·) Lluktroueixonürdiiuriü f*x elektribcl-e -aü-uiler oder Elemente, dadurch ^ekenns-cichnct, daß ^et»-tittrte ilektroden nach Ansprüchen 1 · 6 Jer.Dile unter owiuchenla^e eines sau£~ fähigen L eparat ort zueii.ea dielten H.c'ktroö.c-nj.akct vereinigt Sind.