DE1421509B2 - Verfahren zur Herstellung von Elektroden für alkalische Akkumulatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Elektroden für alkalische Akkumulatoren, deren Elektroden aus einem mindestens teilweise metallischen, durch Wärme und/oder Druckbehandlung aus den entsprechenden Metallpulvern hergestellten porösen Elektrodengerüst mit darin eingebrachter aktiver Masse aus oxydischen Verbindungen bestehen, die man durch chemischen Angriff auf dessen Porenwände erzeugt.

Es ist bekannt, in die Poren eines porösen metallischen Elektrodengerüsts für Akkumulatoren eine aktive Masse einzubringen, durch die im wesentlichen die Kapazität des Akkumulators bestimmt wird. Dieses Einbringen kann beispielsweise bei einer durch Sintern von Nickelpulver hergestellten Elektrode bekanntlich so geschehen, daß die Elektrode mit einer Nickelnitratlösung getränkt wird, anschließend zwecks Ausfällung des als aktive Masse dienenden Nickelhydroxids in den Poren mit Alkalilauge behandelt und dann mit Wasser ausgewaschen und getrocknet wird. Diese Arbeitsgänge werden im allgemeinen mehrmals wiederholt. Es ist auch bekannt (deutsche Patentschrift 493 593, französische Patentschrift 919 589), die aktive Masse der Elektroden zumindest einer Polarität durch elektrochemische Behandlung der Porenwände des Metallgerüsts zu formieren.

Insbesondere ist es bekannt (deutsche Patentschrift 491 498), das metallische Elektrodengerüst zur Bildung der aktiven Masse nutzbar zu machen, indem man diese durch chemischen Angriff auf das metallische Elektrodengerüst erzeugt. Bei diesem Herstellungsverfahren ergibt sich jedoch die Schwierigkeit der Wahl eines geeigneten Sintermaterials. Mit steigender Porosität, die eine erhöhte Kapazität bedeutet, geht eine Abnahme der Festigkeit und der Leitfähigkeit des Elektrodengefüges Hand in Hand. Für die Herstellung hochporöser Sintergerüste sind gemäß verschiedener Veröffentlichungen unterschiedliche Korngrößen des zu sinternden Metallpulvers bekannt (deutsche Patentschrift 938 443, deutsche Auslegeschrift 1 016 336, deutsche Patentschrift 1 025 025), beispielsweise Teilchendurchmesser von 3 bis 10 μ, 2 bis 15 μ, 50 μ, 60 μ, Α-Nickel und B-Nickel, wobei die Frage der Einbringung der aktiven Masse unberücksichtigt bleibt. Diese Angaben geben jedoch keinen Anhalt für die optimale Korngröße des zu sinternden Metallpulvers für ein Elektrodenherstellungsverfahren der genannten Gattung. Zunächst scheint es, daß das Metallpulver je feinkörniger, um so besser sei, da hierdurch die höchstmögliche Kapazität erzielt werde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrodenherstellungsverfahren anzugeben, bei dem man durch geeignete Wahl der Korngröße des zu sinternden Metallpulvers ein optimales Verhältnis zwischen der erzielbaren Kapazität der Elektroden und deren Stabilität und Leitfähigkeit erhält.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Elektrodengerüsts im wesentlichen Metallpulver mit einem Teilchendurchmesser von 5 μ und geringfügig darüber verwendet wird. Bei Experimenten hat sich nämlich gezeigt, daß bei Elektrodengerüsten, die aus solchen Metallpulvern hergestellt sind und die dementsprechend nicht die höchstmögliche Porosität aufweisen, bei der nachfolgenden chemischen Aktivierung Elektroden mit einer Kapazität erhalten werden, die mit der Kapazität von Elektroden vergleichbar ist, die aus Metallpulvern kleinerer Teilchengröße hergestellt sind. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Elektroden haben jedoch eine höhere Stabilität und eine ausreichende· Leitfähigkeit.

Für die Erzielung einer den technischen Anforderungen ausreichenden Kapazität wählt man vorteilhaft Elektrodengerüste, deren Dicke 1,5 mm nicht übersteigt, da bei diesen dünnen Gerüsten die

ίο Einwirkung der genannten Agenzien auf die Porenwände durch den gesamten Querschnitt hindurch praktisch gleichmäßig erfolgt. Bei der Verwendung dickerer Gerüste ist man darauf angewiesen, zwecks ausreichender Aktivierung die Agenzien in starker Verdünnung wiederholt anzuwenden, was mit einem nachteiligen größeren Zeitaufwand verbunden ist. Aus den oben bereits genannten Gründen wird jedoch bei dünneren Platten eine ausreichende Kapazität bereits bei einer einmaligen Behandlung erzielt.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet neben den bereits obengenannten Vorteilen den weiteren Vorteil, daß man bei der Herstellung der Elektrodengerüste schweres Nickelpulver mit einem Schüttgewicht von 2 kg/1 und geringfügig darüber verwenden kann. Ein solches Pulver wird durch thermische Zersetzung von Nickelcarbonyl in technisch einfacherer Weise gewonnen als das bisher für die Herstellung der Elektroden verwendete leichte Carbonylnickelpulver, dessen Schüttgewicht unter 1 kg/1 liegt.

Bei der Herstellung der Elektrodengerüste unter Verwendung der gröberen Metallpulver kann man diesen in bekannter Weise zwecks Erhöhung des Porenvolumens feste Stoffe, z. B. Ammoniumcarbonat, Harnstoff, zumischen, die während oder nach der Sinterung des Metallpulvers durch Verflüchtigung oder Herauslösen entfernt werden. Zwecks Bildung der aktiven Masse durch chemischen Angriff kann man auf das Elektrodengerüst — wie bereits in dem deutschen Patent 1149 759 vorgeschlagen — eine wäßrige Lösung des Salzes eines schwach basischen Metalls, am besten in Gegenwart oxydierend wirkender Anionen, z. B. Aluminiumnitrat, und anschließend eine wäßrige Lösung eines Alkalis einwirken lassen und das Gerüst anschließend mit Wasser auswaschen. An Stelle des Metallsalzes können auch Ammoniumverbindungen, insbesondere Ammoniumsalze mit oxydierend wirkenden Anionen, eingesetzt werden. Vorteilhaft wird die Behandlung in Gegenwart einer schwachen Säure, z. B. Essigsäure, unter oxydierenden Bedingungen durchgeführt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Elektroden für alkalische Akkumulatoren, deren Elektroden aus einem mindestens teilweise metallischen, durch Wärme und/oder Druckbehandlung aus den entsprechenden Metallpulvern hergestellten porösen Elektrodengerüst mit darin eingebrachter aktiver Masse aus oxydischen Verbindungen bestehen, die man durch chemischen Angriff auf dessen Porenwände erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Herstellung des Elektrodengerüstes im wesent-

lichen Metallpulver mit einem Teilchendurchmesser von 5 μ und geringfügig darüber verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Elektrodengerüstes 1,5 mm nicht übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß man als Metallpulver ein durch thermische Zersetzung von Nickelcarbonyl gewonnenes Nickelpulver mit einem Füllgewicht von 2 kg/1 und geringfügig darüber verwendet.