DE1596211B1

DE1596211B1 - Ve fahren zur herstellung eines traegergeruestes fuer elektroden alkalischer akkumulatoren mit einem faser poroesen grobstelett

Info

Publication number: DE1596211B1
Application number: DE19661596211
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl-Chem Faber
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1966-03-17
Filing date: 1966-03-17
Publication date: 1971-03-04
Also published as: DE1596212B1; GB1154961A

Description

und feinkörnigen metallisch leitenden Zusatzstoffen anzügeben, bei dem der Sinterverbund zwischen dem faserporösen Grobskelett und den feinkörnigen Zusatzstoffen wesentlich erhöht wird.

Die Erfindung besteht darin, daß die Fasern des Grobskeletts in ein Feinskelett aus vernickelten Gaphitteilchen eingesintert werden. Die Art der Fasern für das Grobskelett ist grundsätzlich beliebig, sofern sie sich vernickeln lassen und gegen die

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägergerüstes für Elektroden alkalischer Akkumulatoren mit einem faserporösen Grobskelett aus vernickelten temperaturbeständigen, elektrisch nicht leitenden Fasern und feinkörnigen
metallisch leitenden Zusatzstoffen.

Verfahren zur Herstellung von Trägerelementen
für Elektroden alkalischer Akkumulatoren mit
porösem Skelett sind in verschiedenen Ausführungen

bekannt. Im einfachsten Fall ist dazu bereits vor- io Temperaturen während der Sinterung temperaturgeschlagen worden, Metallpulver oder Teilchen eines beständig sind. Bei nicht zu hohen Sintertemperanicht leitenden Stoffes, welche mit einer Metall- türen können Glasfasern verwendet werden. Für schicht überzogen wurden (z. B. vernickelte Graphit- höhere Sintertemperaturen eignen sich Quarz-, teilcheh^'durcheine Wärmebehandlung zu versintern Keramik-, Asbest- oder Kunstasbestfasern. Das Ver- und dadurch zu einem hochporösen Feinskelett als 15 nickein der Fasern kann auf verschiedene Weise Trägergerüst zu verarbeiten (vgl. deutsche Patentschrift erfolgen; eine erfindungsgemäße Ausführungsform 1063 233, deutsche Patentanmeldung B 25 229 TVa/ besteht darm, daß die Fasern des Grobskeletts 21b). Nachteilig ist hierbei die geringe mechanische durch Aufdampfen vernickelt werden. Eine andere Stabilität solcher Trägergerüste. Auch ist bekannt, Ausführungsform, die sich durch Einfachheit ausdas Trägergerüst durch Metallisierung poröser, elek- 20 zeichnet und daher von besonderer Bedeutung ist, torisch nicht leitender Kunststoffplatten bzw. Kunst- ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern des stoffasergewebe oder durch Zusammensinterung Grobskeletts durch Aufdampfen oder mechanisches metallisierter Fäden bzw. Fasern herzustellen (vgl. Aufbringen mit einer Grundleitschicht und an-(österreichische Patentschrift 215 508, deutsche Aus- schließend elektrolytisch mit einer Nickeldeckschicht legeschrift 1 016 335, deutsche Patentschrift 893 670). 25 versehen werden. Die vernickelten Graphitteilchen Diese Trägergerüste besitzen zwar eine ausreichende weisen vorzugsweise eine schuppen- oder plättchenmechanische Stabilität, jedoch ist die Gesamtober- förmige Gestalt auf.

fläche für die elektrochemisch aktiven Substanzen Der durch die Erfindung erreichte Vorteil ist darin des Akkumulators im Verhältnis zu einem Fein- zu sehen, daß das erfindungsgemäß hergestellte Träskelett-Trägergerüst unbefriedigend klein. Zur Ver- 30 gergerüst ein außerordentlich niedriges Elektrodenmeidung dieser Nachteile hat man vorgeschlagen, gewicht ergibt und zugleich wesentlich verbesserte faserige, elektrisch nicht leitende oder leitende - Festigkeitseigenschaften infolge des hervorragenden Schichten -mit Metallpulver zu besprühen, und, die Sinterverbundes zwischen Grobskelett und Fein-Metallteilchen zu einem Feinskelett miteinander zu skelett aufweist. Die vorliegende Erfindung hat versintern (USA-Patentschrift 2 610 220). Bei einem 35 nämlich erkannt, daß die Sinteraktivität von gleichähnlichen Verfahren wird zunächst ein Grobskelett artig oder ähnlich aufgebrachten Nickelschichten bei aus mit einer Metallschicht versehenen, temperatur- den Fasern des Grobskeletts und den feinkörnigen beständigen, elektrisch nicht leitenden Fasern durch Zusatzstoffen des Feinskeletts besonders groß ist. Sinterung hergestellt. Das in den Poren des Grob- Durch die große, gegenseitige Sinteraktivität wird skeletts vorgesehene Feinskelett entsteht durch 40 überdies der Sintervorgäng selbst erleichtert, d. h., Tränken des Grobskeletts mit einer Suspension fein- es kann mit niedrigeren Sintertemperaturen und/oder körniger; metallisch, leitender Zusatzstoffe," nächfol-· S'iriterzeiten gearbeitet werden. Für die Festigkeit des gendes Trocknen und Zusammensintern der Zusatz- erzielten Sinterverbundes zwischen dem pulverporöstoffe bei einer niedrigeren Temperatur als bei der sen Feinskelett und dem faserporösen Grobskelett Herstellung des Grobskeletts (schweizerische Patent- 45 wie auch zwischen den;einzelnen vernickelten Graschrift 278 111). Durch das Ineinandergreifen von phitteilchen selbst ist es von Vorteil, wenn mit Grobskelett und Feinskelett wird zwar eine gewisse Graphitteilchen gearbeitet wird, die eine schuppenmechanische und elektrisch leitende Verbindung oder plättchenförmige Gestalt aufweisen, da sich hier zwischen den beiden Skeletten, erreicht, jedoch läßt auch linear ,ausgedehnte Sinterbrücken ausbilden, diese Verbindung noch zu wünschen übrig. Dies 50 die mechanischen Beanspruchungen besser widergilt in gleicher Weise auch für ein Trägergerüst, stehen als punktförmige Verbindungen. Außerdem welches durch vorsichtiges Sintern von Carbonyl- führt diese Ausführungsform zu einer besonders nickelpulver an Nickeldrahtgewebe als Grobskelett günstigen. Ausbildung von Hohlräumen im Trägerhergestellt wird (USA.-Patentschrift 2 672 495), da gerüst; in den von den schuppen- oder plättchendas Problem des Sinterverbundes des Carbonyl-55'förmigen, vernickelten Graphitteilchen gebildeten nickelpulvers an dem Nickeldrahtgewebe bis heute »Taschen« haften die einzubringenden elektrochenicht vollständig zur Zufriedenheit gelöst ist. Die misch aktiven Massen besonders gut. Drähte für das Nickeldrahtgewebe ,werden durch Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ziehen hergestellt, dabei verändert sich jedoch die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich-Oberfläche des Materials derart, daß sie'für den 6o._nurig sowie an Hand eines-Beispiels für die Herstelspäteren, gemeinsamen Sintervorgang mit einem lung eines erfindungsgemäßen Trägergerüstes näher feinen Metallpulver, selbst bei gleichartigem Mate- erläutert; die einzige Figur zeigt in schematischer rialcharakter, nicht mehr ausreichend sinteraktiv ist. Darstellung einen Ausschnitt aus einem erfindungs-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gemäßen Traggerüst für Elektroden alkalischer Verfahren zur Herstellung eines Trägergerüstes für 65 Akkumulatoren.

Elektroden alkalischer Akkumulatoren mit einem Das Trägergerüst besteht aus einem pulverporösen

faserporösen Grobskelett aus vernickelten tempe- Feinskelett 1 mit einem faserporösen Grobskelett 2.

raturbeständigen, elektrisch nicht leitenden Fasern Das Grobskelett wird dabei aus den Fasern 3 eines

mit einer Nickeloberflächenschicht metallisierten Faservlieses aus temperaturbeständigem Isolierstoff gebildet und ist in das pulverporöse Feinskelett, von dem der Deutlichkeit halber in der Figur nur einige angesinterte Sinterteilchen eingezeichnet sind, eingesintert. Das Feinskelett besteht aus vernickelten Graphitteilchen 4, die eine schuppen- oder plättchenförmige Gestalt aufweisen. Die vernickelten Graphitteilchen 4 sind durch Siebung in Gestalt und Größe einheitlich. An das Grobskelett 2 angeschlossen und in das pulverporöse Feinskelett 1 mit eingesintert wird ein Stromableitdraht, der zum größten Teil außerhalb des Elektrodenträgergerüstes liegt und zum Stromanschluß dient.

Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Trägergerüstes für Elektroden, bei dem ein Grobskelett 2 aus einem metallisierten Faservlies in einem pulverporösen Feinskelett 1 aus vernickelten Graphitteilchen 4 von schuppen- oder plättchenförmiger Gestalt eingesintert ist, ist, wie das nachstehende Ausführungsbeispiel zeigt, sehr einfach.

Schuppen- oder plättchenförmige Graphitteilchen eines ausgesiebten Graphitpulvers, die einen Plattendurchmesser von etwa 30 bis 50 μ besitzen, werden mit einer Nickelschicht von etwa 5 bis 10 μ Dicke versehen. Dies geschieht beispielsweise auf stromlosem Wege durch mehrstündiges Kochen des Graphitpulvers in einem Nickelsalzbad, dem zeitlich genau dosiert, jeweils eine bestimmte Menge Natriumborat zur Abscheidung des metallischen Nickels auf dem Graphit zugegeben wird. Ist der Abscheideprozeß des Nickels in entsprechender Dicke auf der Graphitoberfläche beendet, werden die nunmehr allseitig vernickelten Graphitteilchen 4 gefiltert, gewaschen und getrocknet.

Zur Herstellung des Grobskeletts 2 wird ein Faservlies aus Quarzfasern 3 durch Silberbedampfung im Vakuum mit einer Grundleitschicht versehen, worauf anschließend auf galvanischem Wege eine Nickelschicht aufgebracht wird. Das so erhaltene aus einem metallisierten Faservlies bestehende Grobskelett 2 wird in die gewünschte Größe geschnitten und durch vorsichtige Punktschweißung mit einem Stromableitdraht, der aus einem Nickeldraht besteht, versehen. Das vernickelte Graphitpulver wird nunmehr in einer Sinterform, die eine sinterabweisende Oberfläche besitzen muß, eingebracht, wobei die Sinterform zunächst etwa bis zur Hälfte ihrer Füllung aufgefüllt wird. Sodann wird das aus dem metallisierten Faservlies bestehende Grobskelett 2 eingelegt und die Sinterform vollständig mit dem vernickelten Graphitpulver gefüllt, so daß das Graphitpulver auch das Innere des metallisierten Faservlieses ausfüllt. Die Sinterung erfolgt unter Wasserstoff oder Edelgas bei etwa 900° C in einer Zeit von etwa 2 Stunden. Während des Sintervorganges findet eine Schrumpfung praktisch nicht statt, da die Graphitteilchen 4 als temperaturempfindlicher starrer Gerüstträger an der Sinterung nicht teilnehmen.

Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Elektrodenträgergerüste werden in herkömmlicher Weise durch Tauch- oder Elektroformierung mit aktiven Massen gefüllt. Sie eignen sich, je nach ihrer Füllung, als Elektrodenkörper sowohl für positive als auch für negative Elektroden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Trägergerüstes für Elektroden alkalischer Akkumulatoren mit einem faserporösen Grobskelett aus vernickelten, temperaturbeständigen, elektrisch nicht leitenden Fasern und feinkörnigen metallisch leitenden Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (3) des Grobskeletts (2) in ein Feinskelett (1) aus vernickelten Graphitteilchen (4) eingesintert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (3) des Grobskeletts (2) durch Aufdampfen vernickelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (3) des Grobskeletts (2) durch Aufdampfen oder mechanisches Aufbringen mit einer Grundleitschicht und anschließend elektrolytisch mit einer Nickeldeckschicht versehen werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vernickelte Graphitteilchen (4) verwendet werden, die eine schuppen- oder plättchenförmige Gestalt aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen