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DE2100300A1 - Negative Elektrode fur Nickel Kadmium Zellen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Negative Elektrode fur Nickel Kadmium Zellen und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2100300A1
DE2100300A1 DE19712100300 DE2100300A DE2100300A1 DE 2100300 A1 DE2100300 A1 DE 2100300A1 DE 19712100300 DE19712100300 DE 19712100300 DE 2100300 A DE2100300 A DE 2100300A DE 2100300 A1 DE2100300 A1 DE 2100300A1
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DE
Germany
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cadmium
ions
hydroxide
electrolyte
electrolysis
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DE19712100300
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DE2100300B2 (de
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Richard Lawrence Madison NJ Beauchamp (V St A ) P
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AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
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Publication date
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    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/26—Processes of manufacture
    • H01M4/28—Precipitating active material on the carrier
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Description

Western Electric Company Incorporated
Hew Jiork Ji.Y· 10007 U. S. A· 21 0 U 3 U U
iäegative Elektrode für Wickel-
sas3S==3=^:sa3==a=:s=a=3
Kadmium-Zellen und Verfahren au ihrer Herstellunge
Me jar findung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Erzeugnissen, die besonders geeignet sind als positive oder negative Elektrode einer Al« kali-lTickel-Kadmiur.i-Zelle, auf dem Wege des elektro-Iytischen ITiedersohlagens von Kadmium- oder Nickel-* Hydroyd in einer porösen Struktur. Weiterhin bezieht sich die iärfiudung auf das nach diesem Verfahren her» gestellte ßraeugnia und auf Zollens Vielehe dieses Erzeugnis enthaltene
Elektroden aur 7ei".;endung in elektrolytischen ITickel-Kadmium-Zellen für die Energielieferung sollen hohe Energiedichten und eine hochprozentige Ausnutzung des aktiven Material gewährleisten, um zu einer langen Lebensdauer und einem guten Wirkungsgrad der Zellen beizutragen E» sind bereits auf kommerzieller Basis Versuche unternommen worden, diesem Ziel dadurch näher zu kommen, daß eine poröse ELektroden-Struktur mit fein Verteiltem aktiven Material aufgefüllt wird zu dem Zweck, daß sich ein großer Oberflächenbereich einer wesentlichen Menge aktiven Materials dem Elektrolyten darbietet. In der Praxis haben sich jedoch Schwierig-
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keiten hinsichtlich einer angemessenen Beladung der porösen Strukturen ergebene Überdies wird die Bildung der negativen Elektrode dadurch schwieriger, daß ea allgemein vorgezogen wird, den 1,5 bia 2~fachen Wert
»-positiven an aktivem I Ia te rial in der/l&ektrode zu haben»
Ein weit bekanntes und häufig angewandtes Verfahren ist das der /aicuum-Iraprägniening, bei v/elchem die poröse Struktur unter Vakuum mit einer wässrigen Lösung eines Kadmiuiu-Salses (für eine negative Elektrode) und eines lliokol-üalzei; (.tür eine positive Elektrode) gefüllt wird, das SaIi- »un Hydroxyd reduziert wird durch elektrolyt!« ache Behandlung mit alkaliaoher Lösung und die Flüssigkeit sin' Verdampfung gebracht wird unter Zurücklassung des bei reif finden Hydro:x:ydaa Die bei einem aal abgeladene Ka ^j ri aim enge Lab nabiiclioh durch die Löslichkeit d-33 Salaaa in der wäayrigen. .Dösung begrenzt» Xn dor Regel sind zumindest vier Iiaprägniarungs-'Zyklen, für deren Durühfühfimg Tier odor fünf Tage benötigt werden, erforderlich, um koinmeraiell annehmbare Belado~»Wex*te mittels dieses 7arfahrena zu erhalton.
Bin au fr L edona bell anderes Verfahnm iat in dor ameri« kanlsahfei Vatenbsohrift 3 214 335 vom 26, Oktober 1965 (Ludväg Kandier) beschrieben worden. Dieses Verfahren ■besteht darin| ain Kadmium-» oder Hickel-Hydro^Qrd auf elektiOlytiochem Woge unmittelbar in den Poren der ELektroäen-.S bruktur als Kathode niederzuschlagen» Dies 109838/1058
-sr
wird in einem sauren Elektrolyt durchgeführt, der Kadmium- "bzw, Nickel-Ionen und reduzierbare Ionen enthält, deren Hedox-Potential positiver ist als das der Kadmium- oder Nickel-Ionen, Yfährend der JELektrolyse verhindern die reduzierbaren Ionen, ζ. J3. die Nitrat-ionen» die fleduktion der Kadmium- oder Uiokelionen innerhalb der Kathoden-Struktur dadurch, daß sie selbst reduziert werden. Der daraus resultierende Verbrauch an Hydrogen-Ionen erhöht den pa-Wert des Elektrolyts innerhalb der Kathoden-Struktur in einem solchen Ausmaß, daß der Niederschlag von Kadmium- oder NiokeTs-Hydroxyd verlangsamt wird.
Wenn dieses imprägnierungsverfahren jedoch unter normalen Arbeitsbedingungen durchgeführt wird, ist die erreichbare iiaxinal-Beladung der Elektroden-Struktur ungefähr 1 U-rainm oder 1,17 Gramm je Kubikcentimeter Leervolumen für Kadmiu™- oder M ekel-Hydroxyd. Eine Verlängerung der imprägnierungszeit bewirkt lediglich eine ilaterialanreicherung an der Außenseite der Struktur und, für Nickel-Hydroxyd-imprägnierung, eine Abnahme des üe träges an aktivem Ha te rial, der nach der !Formierung zurückbleibt. Nur nachdem das Kadmium-Hydroxyd zu Kadmium-l-ietall reduziert ist und die Elektrode getrocknet ist, kann eine zusätzliche Haterialmenge in die poröse-Struktur eingeführt werden« Es hat sich
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für eine Serie von Bedingungen herausgestellt, daß dieses Imprägnierungsverfahren drei Mal wiederholt werden muß, um eine .Beladung von ungefähr 1,5 Gramm je Kubikcentimeter Leervolumen zu erreichen, welche die Verwendung als Negativ-Elektrode in einer Nickel« Kadmium-Zelle ermöglicht. Da man imprägnierte Elektroden üblicherweise über Nacht trocknen läßt, sind regelmäßig drei oder vier Tage nötig, um mittels dieses Verfahrens eine negative Elektrode zu bilden0 Wenn ein größerer Niederschlag von Nickel-Hydroxyd, z, B. durch Veränderung der Imprägnierungsbedingungen oder Wiederholung des Verfahrens, erreicht wird, erfolgt eine Abnahme der prozentualen Ausnutzung.
ES hat sich nun herausgestellt, daß bei Durchführung der elektrolytischen Ablagerung von Kadmium- oder Nickel-Hydroxyd in einer porösen Elektroden-Struktur innerhalb des kritischen Temteraturbereiches von ungefähr 850O bis zum Siedepunkt des Elektrolyts eine wesentlich erhöhte Beladung erfolgt, welche die Bildung von kommerziell verwendbaren Elektroden für Nickel-Kadmium-Zeilen nach nur einer Imprägnierung ermöglicht und überdies eine feiner und gleichmäßiger verteilte Ablagerung mit großem aktivem Oberflächen— bereich ergibt, was wiederum die Ausnutzungsquote des aktiven Materials und die;Widderstandsfähigkeit der Elektrode gegen Abblättern und Abschuppen während der Herstellung und der Benutzung der Zelle vergrößert» 109838/1058
Derartige gefüllte Strukturen können anschließend mit einer alkalischen Lösung elektrolytisch behandelt werden, um das Kadmium-Hydroxyd zu einer porenaktiven Ablagerung von Kadmium-Metall zu reduzieren oder das Mckel-Hydroxyd zu aktivieren vor dem Einbau in £Lka-» li—Niekel-Kadmium-isellen als negative bzwo positive Elektroden·
JBei einer Ausführungsform werden Elatin-Gegenelektroden während der Kadmium-Hydroxydablagerung verwendet« Auch wird bei einer Ausführungsform ein Al« kalimetall-lTitrit der Elektrolytlösung zugesetzt, um den pH-Wert der Häuptelektrolytmenge während der Imprägnierung zu stabilisieren.
ELg0 1A zeigt eine Transmissions-Elektronen-Mikrogramm von Kadmium-Hydroxyd - Kristallen (Od(OH)2)I die bei einer ΐ-ßbperatur von 250Q in einer Kadmium«.
* ■- I
Uitrat-lösung mit der lyiolgirität 4 gebildet sindj
Jig. Iu zeigt ein TRansmissions-KLektronen-jyiikrogramm von Kadmium~Hydroxyd-Kristallen, (Od(OH)2), die bei einer Semperatur von 500O in einer Kadmium-Hitrat-lösung mit der Molarität 4 gebildet sindf
ilgo 1 O zeigt ein IRansmissions-Elektronenp»Mikro·· 109838/1058
gramm von Kadmium-I§rdroxyd«.Kri stall en (Gd(OH)2 )f die bei einer Temperatur von 75 0C in einer Kadmium-liitrat~I«ösung mit der Polarität 4 gebildet sindj
.Fig» 1JJ zeigt ein Ifansmissions-ELektronen-Mikrogramm von Kadmium-»fiydroxyd-Kristallenj (Gd(OH^ )t die bei einer 'temperatur von 10O0G in einer Kadmium-Mitrat-Lö sung mit der Molarität 4 gebildet sind;
ilg. 1Ξ zeigt ein Transmissions-'ELektronen-iaikro-· gramm von Kadmium-^ilydroxyd-iCristallen»
die bei einer Temperatur von 116°C in einer Kadmium-Nitrat-Iiösung mit der Molarität 4 gebildet sindj und
/-» ist ein
ilg* 2/Beladungs-i)iagramm fiir eine poröse SLektroden-»Struktur nach einem Imprägnierungszyklusf wie-· dergegeben als (Gewicht des aktiven Materials in Gramm je Kubikoentimefer Leervolumen in Abhängigkeit von der Konzentration von Kadmium-Mtrat in Molen ftir Im-» prägnierungen, die bei Stromdichten von 4 bzw. 8
2
Amp$re je m durohgeüUhrt sind«
Es ist wesentlich für die erfolgreichfee Durchführung der Erfindung, daß der Niederschlag von Kadmiumoder liiok*»Mydroxyd innerhalb des kritischen Tem« peraturbereiohös von ungefähr 850C bis zum Siede-
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punkt des Elektrolyts erfolgt, da nur innerhalb dieses Temperaturbereiches die tfydroxyct-Kristalle in elnmv solchen uröße niedergeschlagen werden, daß sich da-* raus eine Elektrode mit hochgewichtigem, gleichmäßig gern und fein verteiltem Niederschlag ergibt« Da die (rpöße der Kristalle innerhalb des kritischen Bereichs dazu neigt, mit ansteigender Temperatur abzunehmen und sowohl die Größe der Ladung als auch deren Entstehungsgeschwindigkeit zu einer Zunahme neigt, ist es zur Erzielung optimaler Ergebnisse empfehlenswert, bei einer Temperatur am oder nahe am Siedepunkt der Elektrolytlösung zu arbeiten.
Die in der Elektrolytlösung erforderliche ionenart sind Kadmium- oder Mckelionen und eine reduzierbare Art, deren Redox—Potential positiver ist als das der Kadmium- oder Nickelionen, wie z.B, Chromsäureionen, Ohloratioiien, Permanganationen oder !Titrationen, Nitrationen sind für diesen Zweck besonders geeignet, und es hat'sich als zweckmäßig ergeben, beide Ionenarten zuzusetzen, wie, bei Anwesenheit von Kadmium— ionen Kadmium-Nitrat, OdUM)3J2f oder eine hydrierte Ibrm, wie Gd(NO5J2*4H2O, oder, bei Anwesenheit von NicikÄonen, Nickel-Nitrit, Ni(NO5J2 oder eine hydrierte Form, wie Ni(NO5J2^H2O, obwohl beide Arten nicht in gleichen Mengen vorhanden sein müssen··
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Die für den Niederschlag von Kadmium- oder Nickelhy&roxyd in den Poren der Elektroden-Struktur erforderliche Zeit hängt von der Stromdichte an der Oberfläche der Struktur als Kathode und der Konzentration des ionischen .Bestandteiles der Elektrolytlösung ab· Obwohl diese Parameter nicht kritisch sindj weil auch eine geeignete Elektrode unter einer VielzahPL anderer .Bedingungen zu erzielen ist, bestehen trotzdem vorzugsweise Arbeitsbedingungen, so ist es z, JtJ. bei der praktischen Ausübung vorzuziehen, die Imprägnierungszeit so kurz wie möglich zu halten, und zu diesem Zweck empfiehlt es sich, die Lösungskonzentration und die Stromdichte entspÄJhend einzustellen.
Optimale Beladebedingangen sind gegeben bei Konzentrationen von 1,5 bis 3 Molaritäten für jedes Ion
und bei Stromdiohten von 4 bis 8 ArapSre je M , Ein Hinausgehen über diese Bereiche in irgend einer Eiohtung führt zu einer Verringerung der Ablagerung bei einem bestimmten .Betrag der Aufladung (AmpSrestundenje iür diese optimalen Ablagerungsbedingungen sollte die Niederschlagszeitdauer im allgemeinen für Kadmium 30 Minuten bis eine Stunde nicht übersteigen und für Nickel nicht mehr als eine Stunde bis zwei Stunden betragen. Hierbei entsprechen kürzere Zeiten höheren Stromdichten, bei deren Überschreiten der
Niederschlag dazu neigt, sich auf der Oberfläche 109838/1058
der porösen Struktur aufzubauen* Es ist jedoch zu betonen, daß es sich hierbei um bevorzugte .Bereiche handelt und daß eine zufriedenstellende Ablagerung auch unter anderen Strom- und Konzentrationsbedingungen erreichbar ist, wenn längere Imprägnierungszeiten hingenommen werden können, Natürlich ist es wesentlich, daß die Konzentration von Kadmium- und nickel—Ionen und reduzierbaren Ionen hinreichend ist, sodaß die Geschwindigkeit, mit der sie aus der Masse der lösung helius die Poren der Kathode auffüllen, *
ausreicht, um eine Verlagerung der Niederschlagszone zur Außenseite der porigen Struktur hin zu vermeiden»
Da es geboten ist, die Imprägnierung bei erhöhten Temperaturen durchzuführen, kann es wünschenswert sein, ein inertes Material für die Gegenelektroden zu wählen, um zu vermeiden, daß während der Imprägnierung Verunreinigungen in die negative Platte eingeführt werden. Korrosionsbeständige Materialien, m wie Wickel, Stahl oder Platin,sind für diese Zwecke als Gegenelektroden besonders geeignet. Wenn jedoch eines dieser Materialien verwendet wird, kann es erwünscht sein, Vorkehrungen gegen abvwp-be und wesentliche Veränderungen des pH-Wertes in der Elektrolytlösung während der Elektrolyse zu treffen· Dies kann ergänzt werden durch Verwendung eines Zwischenelektro-
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lyten, der eich chemisch mit der Elektrolytlösung verträgt und der vorzugsweise während der Elektrolyse an den Platinanoden oxydiert wird. Geeignete Zwiechenelektrolyte sind beispielsweise die Alkalinitrite ι wie natrium- oder Kaliumnitrit, in einem Mengenanteil , der ausreicht, um die .bildung von Sau erstoff an den (iegenelektroden während der Imprägnierungsperiode zu vermeiden, und der im spezifischen .Bereich von .1 Molarität bis zur Sättigung liegen kann.
Infolge der besonderen Kombination der gewählten Arbeitsbedingungen und Elektrolytzusammensetzungen kann es notwendig sein, den pH-Wert des Elektrolyts vor oder während des jüiederschlagens einzustellen. Dies kann in bekannter Weise einfach durch Zusatz einer sauren oder alkalischen Lösung, wie Salpetersäure oder Kaliumhydroxyd, erfolgen.
.Beispiel I?
Der Einfluß der 'Temperatur auf die Größe der während der Elektrolyse niedergeschlagenen Kad— mium-Hydroxyd-Kristalle wurde wie folgt untersucht. Planar-Jtfickelblech-Elektroden wurden gereinigt, getempert und 15 Sekunden in konzentrierter Salpetersäure geätzt, sodann abgewaschen und getrocknet, um
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eine für die Ablagerung von Kadmium-Hydroxyd geeignete Oberfläche zu schaffen. Die Ablagerung erfolgte in einer Versuchszelle, in welcher jede Ii ick el elektrode als Kathode zwischen zwei Platin-Gegenelektroden' angeordnet war, bei Temperaturen von 250O, 5O0O, 75°ö, 1000G und 116 0 (dem Siedepunkt der Lösung), unter Verwendung einer 4 molaren Kadmiumnitratlösung und bei einer Stromdichte von ungefähr 10 Ampere je m während ungefähr 15 Minuten. Die Elektroden wurden dann aus der Zelle herausgenommen, gewaschen und getrocknet. I-Iuster der Oberflöchenablagerungen von jeder Elektrode wurden auf Kollodiumfilme übertragen Vf*efc zwecks Untersuchung mittels eines Elektronenmikroskops. Die Ergebnisse sind in den Photomikrogrammen in den £Lg. 1A bis 1E wiedergegeben. Eb ist erkennbar, daß bei niedrigen Temperaturen (250O bis 750Gj Kadmium-IIydroxyd in Eorm hexagonaler Blättchen vorliegt, deren Größe mit steigender Temperatur zunimmt. Um 75°C herum wird das Auftreten kleiner, unregelmäßiger Kristallite erkennbar, deren Größe zu einer Verringerung mit steigender Temperatur neigt.
Das folgende .Beispiel veranschaulicht einige typische Beladungsniveaufs, die mittels des Verfahrens nach der ERfindung erreichbar sind, und auch den Einfluß, den Konzentration und STromdichte auf diese Beladungsniveau 1S haben können.
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Beispiel 2;
Eine Serie gesinterter ilickelplatten einheitlicher Größe und Porösität wurde gereinigt und gewogen und eine Serie von Slektrolytlösungen mit den in Tabelle 1 v/i e der gegebenen Kadmiumnitrat-Konzentrationen, pH-Werten und Siedetemperaturen wurde zubereitet.
Tabelle 1
Konzentration
in Molarität		 Mittlerer
pH-Wert		 Imprägnierungs-
(Siede-)temperatur
in Grad 0
0,5 4,3 100
1,0 3,5 103
2,0 2,7 105
4,0 1,4 115
Unter Verwendung einer Versuchszelle, welche der beim .Beispiel I beschriebenen entsprach, wurden die Platten für ungefähr 5 Minuten in den kochenden Elektrolytlösungen vorgeweicht/~gemäß der Erfindung mit Kadmium-Hydroxyd imprägniert bei Strom-
diöliten von 4 und 8 Ampere je m und während Zeitspannen von 1 Stunde bzw. 30 Minuten. Jede Imprägnierung erfolgte demnach unter der konstanten Aufladung von 1 Ampdrestunde. Die freie Zirkulation des kochenden Elektrolyts wurde durch Hitkochen von Schnitzeln sichergestellt, !lach der Imprägnierung wurden die Platten aus der Versuchszelle herausge-
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nommen, gewaschen und getrocknet. Sie wurden als Nächstes in einer 30$~igen Lösung von Kalium-Hydroxyd elktrolytisch behandelt, um das Kadmium-Hydroxyd in den Poren zu aktivem Kadmium-Metall zu reduzieren,, Die Platten wurden dann wiederholt zyklischen Auf- und Entladungen mit der Stärke G/2 bzw. G/4 unterworfen. Anschließend daran wurden sie gebürstet, gewaschen und getrocknet und wiederum zur Bestimmung des zurückgebliebenen ε&- · m ven Materials gewogen* Die Ergebnisse sind in !"ig. 2 wiedergegeben, in v/elcher das GEwicht des zurückgebliebenen aktiven Materials in Gr.amm je onr Leervolumen angegeben ist in Abhängigkeit von der ITickelnitratkonzentration in Molen. Die Kurven A und B ent-
sprechen Imprägnierungen bei 4 bzwe 8 Ampe're je m · Bs ist erkennbar, daß die Kurven ähnlichen Verlauf fehaben und ein Maximum an Beladungs-lTiveau oder Ge* wicht des zurückgebliebenen Materials bei einer Konzentration von rund 2 Molaritäten Kadmiumnitrat, und * daß bei dieser Konzentration ungefähr 2,2 Gramm je cm an aktivem Material zurückblieilen für eine Strom-
2 '^
diclrtevon 4 Ampere je m und 2,3 Gramm je cm^ für
<-> eine Stromdichte von 8 Ampdre je m*% Diese Ergebnisse zeigen an, daß ein handelsüblichen Ansprüchen genügen·»· des Beladungsverhältnis nach nur einem Ssprägnierungszyklus zu erreichen ist.
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Beispiel I:
Eine Serie gesinterter ITickelplatten gleicher Größe und Porösität wurde vorbereitet. Ein Satz von zwölf Platten wurde bei Raumtemperatur in einer M(ITO )2-Lo sung der Molarität 4 bei einem Strom von 3 Ampere während ungefähr 8,5 Minuten imprägniert«, Ein zweiter Satz von zwölf Platten wurde gemäß der Erfindung in einer kochenden Lösung von Hi (ITO^)2 mit der Molarität 2 und von ITaITO2 mit der Molarität .3 bei einem Strom von 1 Ampere während 30 Minuten imprägniert» Jeder Satz Platten wurde in einer 30^-igen Lösung von Kalium-Hydroxyd einer zyklischen Auf- und Entladung gleis* eher Stärke unterworfen· Die Ergebnisse sind in Tabelle I gezeigt und in den mittleren Werten der theoretischen Kapazität nach der Bildung (Amperestunden) sowie im Ausnutzungsprozentsatz des aktiven Materials (gemessene Kapazität dividiert durch die theoretische Kapazität) wiedergegeben.
Tabelle I
Theoretische Kapazität Ausnutzungs— (AmpSrestunden) Prozentsatz
Satz 1 .220 105
Satz 2 .240 122
Diese Ergebnisse zeigen, daß bei Impränierungsbedin«
gungen, welche zu dem gleichen Beiadungsmaß führen, 109838/1058
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das Verfahren gemäß der Erfindung eine erheblich verbesserte Ausnutzung gegenüber dem bei Raumtemperatur lure hge führt en Verfahren ergibt«, Beispiel II:
Drei Sätze gesinterter Itfickelplatten gleicher Größe und Porösität wurden vorbereitet» Jeder Satz wurde mittels verschiedener Verfahren und unter verschiedenen Bedingungen imprägniert, um das mittels jedes der Verfahren erreichbare Be= latfeuptimum zu ermitteln· Der erste Satz wurde mittels Vakuum-Imprägnierung wie folgt beladen,. Die Platten wurden unter Vakuum in eine wässrige Lösung von Ui(HO^)2 der Molarität 4 während einer Zeitspanne von 5 Minuten eingetaucht, dann herausgenommen und als Kathode in einer heißen 25^5-igen Lösung von Kalium-itydroxyd v/ährend 20 Minuten bei einem Strom von 5, AjapSre elektrolytisch behandelt, un das '.Ni (NO-)2 in Hi(OH^ umzuwandeln« Sodann wurden die Platten aus der elektrolytischen Lösung herausgenommen und über Nacht getrocknete Es stellte sich heraus, daß eine optimale Beladung ersielt wurde, wenn diese Schritte zehn bis elf Mal wiederholt wurden,» Der zweite Satz wurde mittels des elektrolytischen Verfahrens beladen« Eine optimale Be-
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ladung wurde wie folgt erzielt,, Die Platten wurden "bei Raumtemperatur in einer JNi(HO JL-Lösung der Molarität 4 "bei einem Strom von 5 -AjapSre während ungefähr 10 Minuten kathodisch behandelte Der dritte Satz wurde ebenfalls mittels der elektrolytischen Methode, jedoch nach dem Verfahren gemäß der Erfindung "behandelte Eine optimale .Beladung wurde erzielt "bei Einwirkung eines Stromes von 1 Amp-*!· während 90 Minuten auf einen kochenden Elekti- ; "; en, der ITi(JKU)2 mit der Molarität 2 und NaITO2 mit aer Molarität 0.3 enthielt.
Die Ergebnisse v/urden erhalten als Betrag des abge-
ladenen aktiven Materials (Gramm je cnr), theoretische Kapazität und gemessene Kapazität nach der formierung (AjnpSrestunden) und Verwertungsquote des aktiven Materials» Die !formierung bestand in jedem Pail darin, die Platten zumindest einem Lade- und Entlade-Zyklus in einer ungefähr 30$ Kalium-Hydroxyd enthaltenden elektrolytischen Lösung bei Lade- und Entladeströmen von 0.150 bzw. 0.075 Ampere zu unterziehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt,
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Vakuum-Imprägnierung
Elektrolytisch (Baumtemperatur)
Elektrolytisch (Erhöhte l'emperatur)
Tabelle II
.Beladung Theoretische Gemessene Ausnutzungs· ra^ Kapazität Kapazität Prozentsatz } (Ah)
ld?
1,93
.322
»275
,416
»313
90
114 120
Es ist zu erkennen, daß mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung Zellen zu erhalten sind, die bezüglich der .Beladung, der Kapazität und der Energiedichte gegenüber den nach den anderen Verfahren hergestellten Zellen erheblioh verbessert sinde Hinzu kommt noch der verbesserte Ausnutzungspro zenzsatz des aktiven Materials„
Die Erfindung ist anhand einer beschränkten Anzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben wordene Ihre Lehre betrifft jedoch grundsätzlich ein Verfahren zum Imprägnieren einer porösen, leitenden Struktur mit Kadmium- oder Miokel-Hydroxyd«, Mir dieses kommen auch andere Ausübungsarten in Betracht. Handelsüblichen Anforderungen genügende ELek«
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it
troden sind mit nur einer Imprägnierung zu schaffen, jedoch kann die .Beladung weiter vergrößert werden durch die Anwendung von zwei oder mehr Imprägnierungs zykl enβ JJa das Verfahren von größter wirtschaftlicher .Bedeutung ist für die Herstellung von Elektroden für elektrolytische Zellen, ist in .Betracht zu ziehen, das Hydroxyd nach der Imprägnierung nach bekannten Verfahren zu aktivieren, z. Uo durch elektrolyt is ehe .Behandlung in einer Lösung von kalium-Hydroxydi^die für Wiokel-Hydroxyd mindestens einen Auflade-Entlade-Zyklus umfaßt)e Das Kadmium-Erzeugnis ist außer als negative Elektrode in alkalischen .Nickel-Kadmium-Zellen natürlich auch in anderen elektrolytischen Zellen verwendbar, ζ·Εβ in Quecksilber-Kadmium- und Silber-Kadmium-Zellen» Das Nickel-Erzeugnis kann außer als positive Elektrode in alkalischen Wickel—Kadmium—Zellen natürlich auch in anderen elektrolytischen Zellen, z.u» JSickel-Zink-Zellen, verwendet werden·
Obwohl im allgemeinen bei Atmosphärendruck zu arbeiten ist, kann es in besonderen .fällen günstig sein, bei höheren Drücken (und demgemäß höheren Siedetemperaturen) zu arbeiten.
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Claims (4)

  1. Ansprüche
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    Πβ)Verfahren zum Einführen eines Hydroxydes eines aus der aus Kadmium und nickel bestehenden Gruppe ausgewählten !Elementes in eine poröse, elektrisch leitende Strukturf bei dem, mit der porösen Struktur als Kathode, ein saurer Elektrolyt elektrolysiert wird, der in erster linie Ionen eines der Elemente enthält und in zweiter Linie reduzierbare Ionen, deren Redox—Poten— M tial positiver ist als das der erstgenannten Ionen, dadurch gekennzeichnet, daß der saure Elektrolyt während der Elektrolyse auf einer Temperatur von ungefähr 85°C bis zu seinem Siedepunkt gehalten wird»
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gesinterte .Nickelplatte als poröse, elektrisch leitende S+rukture
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierbaren Ionen Hitrat-Ionen sind.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zuerst genannten Ionen und die JSIitrat-lonen beide im Elektrolyten in einem eine Polarität von 1,5
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    Ms 3 ergebenden Mengenverhältnis vorhanden sind und daß die Elektrolyse bei einer Stromdichte von 4 bis 8 Ampere je m durchgeführt wird.
    5· Verfahren nacn einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Hydroxyd Kadmium-Hydroxyd ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Alektrolyse 30 Minuten bis eine Stunde lang durchgeführt wird, wobei kürzere Zeiten höheren Stromdichten entsprechen
    b. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Struktur nach der Elektrolyse in einer alkalischen Lösung elektrolytisch behandelt wird zwecks Aktivierung des iJickel-HydroxydSo
    7« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt zusätzlich ilitrit-lonen in einem eine Molarität von 0«1 bis zur Sättigung ergebenden Mengenverhältnis enthält»
    8, Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in einer Platin-Gegenelektroden enthaltenden elektrolytischen Zelle durchgeführt wird.
    9β Alkalische Mckel-Kadmium-Elektrolyse-Zelle, gekennzeichnet durch eine mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestellte Elektrode.
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    1O„ Alkalische liickel-Zink-ELektrolyse-Zelle, gekennzeichnet durch eine mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestellte positive Elektrode«
    11g Mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 hergestelltes
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DE19712100300 1970-01-07 1971-01-05 Verfahren zur herstellung von kadmium- oder nickelelektroden fuer elektrische akkumulatoren durch einbringen von kadmium- odernickelhydroxid in eine poroese elektrisch leitende struktur Granted DE2100300B2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US113470A 1970-01-07 1970-01-07
US113470 1970-01-07
US188570A 1970-01-09 1970-01-09
US188570 1970-01-09

Publications (3)

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