DE2445096C3 - Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren HerstellungInfo
- Publication number
- DE2445096C3 DE2445096C3 DE2445096A DE2445096A DE2445096C3 DE 2445096 C3 DE2445096 C3 DE 2445096C3 DE 2445096 A DE2445096 A DE 2445096A DE 2445096 A DE2445096 A DE 2445096A DE 2445096 C3 DE2445096 C3 DE 2445096C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cadmium
- mixture
- electrode
- powder
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/246—Cadmium electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/626—Metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
a) ein Kadmiumverbindur.gspulver, ausgewählt aus der Gruppe von CdO, Cd(OH)2 und deren
Mischungen,
b) kugelig geformte Kadmiummetallpartikel mit einer mittleren Paitikelgr^ße von 3 bis 12μΐη,
die mit einer geringen Menge CdO stabilisiert sind, und
c) ein Bindemittel,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiummetallpartikel 5 bis 34 Gew.-% der Pulvermischung umfassen und daß die Mischung weiter Nickelhydroxid-
pulver enthält.
4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiumverbindung eine Partikelgröße von 1 μΓΠ hat und 60 bis 93 Gew.-% der
Pulvermischung umfaßt.
5. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Binder ein ungesinterter Fluorkohlenstoffbinder ist.
6. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelhydroxidpulver 0,1-S >o
Gew.-°/o der Pulvermischung ausmacht.
7. Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode nach den Ansprüchen 3—6 mit verstärkten Anti-Fading-Eigenschaften, wobei zuerst
kugelig geformte Partikel aus stabilisiertem Kad- 3".
nvummetallpulver mit einer mittleren Partikelgröße «on 3 bis 12 μπι, das I Gew.-% CdO zum Verhindern
tiner Oxidation des metallischen Pulvers enthält, hergestellt, dieses metallische Kadmiumpulver mit
tinem aus der Gruppe von CdO, Cd(OH)2 sowie eo
Mischungen hiervon ausgewählten Kadmiumverbindungspulver vermischt, die Pulvermischung dann
mit einem Binder vermengt und die Mischung auf einen porösen Träger zum Bilden einer Elektrode
aufgepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Kadmiumverbindungspulver mit
dem Kadmiumpulver auch Nickelhydroxid vermischt wird, so daß eine Mischung erhalten wird, die
5 bis 34 Gew.-% metallisches Kadmium, 0,1 bis 5 Gew.-% Nickelhydroxid und 60 bis 93 Gew.-% Kadmiumoxidverbindung enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiumverbindung eine Partikelgröße von 1 μπι hat
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung aus Kadmiumnietall, Kadmiumverbindung und Nickelhydroxid mit
Wasser und einer wäßrigen Dispersion von 50 Gew.-% Fluorkohlenstoffen in einem Verhältnis von
2 Gewichtsteilen der Dispersion zu 99 Gewichtsteilen der Pulvermischung vermengt wird, um einen
Brei zu bilden, daß ferner der Brei auf einen porösen Träger aufgesprüht wird und daß das beschichtete
Substrat auf eine etwa 93° C nicht überschreitende Temperatur erhitzt wird, um die Dispersion ohne
Sintern des Fluorkohlenstoffs irreversibel zu brechen.
10. Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren Zelle mit verstärkten Anti-Fading- und
Energiedichte-Eigenschaften nach den Ansprüchen 1 und 2 durch
a) Herstellen einer positiven Elektrode, die in ungeladenem Zustand entsprechend der gewünschten Kapazität de- Zelle eine vorbestimmte Menge
an elektrochemisch aktivem Material enthält,
b) Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode, indem auf einen porösen Träger eine Mischung
aufgebracht wird, bestehend aus
1) kugeligen Kadmiummetallpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße im μπι Bereich
in ausreichender Menge, um das aktive Material der negativen Platte zu ergänzen,
das während des Betriebes der Zelle elektrochemisch inaktiv werden kann,
2) Kadmiumoxidpulver in einer Menge, die zumindest elektrochemisch gleich oder
größer als die Menge des ungeladenen positiven Materials ist, end
3) einem Binder;
c) Zusammenbauen der Elektroden in einem Behälter;
d) Zufügen eines Elektrolyten;
e) Abdichten des Gehälters und
f) Laden der Zelle,
dadurch gekennzeichnet, daß der zum Herstellen der negativen Kadmiumelektrode verwendeten Mischung zusätzlich Nickelhydroxid hinzugegeben
wird.
Die Erfindung bezieht sich auf eine wiederaufladbare
galvanische Zelle mit einem gegenüber einem alkalischen Elektrolyten beständigen Behälter, auf dem
zumindest ein isolierter Anschluß angeordnet ist, der ferner eine positive Elektrode aufweist, einen alkalischen Elektrolyten enthält sowie eine gepreßte negative
Kadmiumelektrode, wobei die negative Elektrode aus einem Träger sowie einer von diesem getragenen
gepreßten Mischung besteht, die aus stabilisierten
Kadmiummetall-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 3 bis 12 Mikrometer, einer pulverförmigen
Kadmiumverbindung, die aus CdO1 Cd(OH)2 und deren
Mischungen ausgewählt ist, sowie einem Binder zusammengesetzt ist
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine gepreßte negative Kadmiumelektrode mit einem Träger, der eine
gepreßte Mischung trägt, wobei diese Mischung folgende Bestandteile umfaßt:
a) ein Kadmiumverbindungspulver, ausgewählt aus der Gruppe aus CdO,Cd(OH)2 und deren Mischungen,
b) kugelig geformte Kad.niummetallpartikel mit einer
mittleren Partikelgröße von 3 bis 12μπι, die mit
einer geringen Menge CdO stabilisiert sind, und
c) ein Bindemittel.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode für eine
wiederaufladbare Zelle mit verstärkten Anti-Fading-Eigenschaften, wobei zuerst kugelig geformte Partikel
aus stabilisiertem Kadmiummetallpulver mit einer mittleren Partikelgröße von 3 bis 12 μπι, das 1 Gew.-%
CdO zum Verhindern einer Oxidation des metallischen Pulvers enthält, hergestellt, dieses metallische Kadmiumpulver mit einem aus der Gruppe von CdO, Cd(OH)2
sowie Mischungen hiervon ausgewählten Kadmiumverbindungspulver vermischt, die Pulvermischung dann mit
einem Binder vermengt und die Mischung auf einen porösen Träger zum Bilden einer Elektrode aufgepreßt
wird sowie ein Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren Zelle mit verstärkten Anti-Fading-
und Energiedichte-Eigenschaften durch
a) Herstellen einer positiven Elektrode, die in ungeladenem Zustand entsprechend der gewünschten Kapazität der Zelle eine vorbestimmte Menge
an elektrochemisch aktivem Material enthält,
b) Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode, indem auf einen porösen Träger eine Mischung
aufgebracht wird, bestehend aus
1) kugeligen Kadmiummetallpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße im μ-Bereich in ausreichender Menge, um das aktive Material der
negativen Platte zu ergänzen, das während des Betriebes der Zelle elektrochemisch inaktiv
werden kann,
2) Kadmiumoxidpulver in einer Menge, die zumindest elektrochemij-h gleich oder größer als die
Menge des ungeladenen positiven Materials ist, und
3) einem Binder;
c) Zusammenbauender Elektroden in einem Behälter;
d) Zufügen eines Elektrolyten;
e) Abdichten des Behälters und
f) Laden der Zelle.
Zelle, Kadmiumelektrode sowie die Verfahren zu deren Herstellung der vorgenannten Art sind aus der
DE-OS 23 37 212 bekannt. Aufgabe der in der vorgenannten DE-OS beschriebenen Erfindung war,
der als Schwund bzw. Fading bezeichneten Erscheinung entgegenzuwirken.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Antifading-Eigenschaften weiter zu verstärken.
Diese Aufgabe wird bv der Zelle der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Mischung weiter
Nickelhydroxidpulver enthält Die erfindungsgemäße
Kadmiumelektrode ist unter Bezugnahme auf die eingangs definierte Kadmiumelektrode dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiummetallpartikel S bis 34
Gew.-% der Pulvermischung umfassen, und daß die Mischung weiter Nickelhydroxidpulver enthält Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode ist unter Bezugnahme auf das
eingangs genannte Verfahren zum Herstellen einer negativen Kadmiumelektrode dadurch gekennzeichnet
daß zusammen mit dem Kadmiumverbindungspulver mit dem Kadmiumpulver auch Nickelhydroxid vermischt wird, so daß eine Mischung erhalten wird, die 5
bis 34 Gew.-% metallisches Kadmium, 0,1 bis 5 Gew.-% Nickelhydroxid und 60 bis 93 Gew.-% Kadmiumoxidverbindung enthält
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer wiederaufladbaren Zelle ist unter Bezugnahme auf
das eingangs definierte Verfahren zur Herstellung einer wiederaufladbaren Zelle dadurch gekennzeichnet daß
der 7um Herstellen der negativen k.;»dmiumelektrode
verwendeten Mischung zusätzlich Nickelnydroxid hinzugegeben wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es sind in der DE-PS 8 99 216 positive und negative Elektroden für alkalische Akkumulatoren beschreiben,
die außer den normalerweise verwendeten Stoffen noch solche Stoffe, wie Kadmiumoxid, Kadmiumhydroxid,
Eisenhydroxid usw. bzw. Nickel(II)-hydroxid, Kupferpulver usw. in ausreichender Menge enthalten, die die
sonst unmittelbar nach der Umpolung eintretende Wasserstoff- bzw. Sauerstoffentwicklung unterdrücken.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in der Ausführungsformen gezeigt sind. Es zeigt
F i g. 1 ein Fließdiagramm, das die Herstellung einer gepreßten, negativen Kadmiumelektrode veranschaulicht.
F i g. 2 einen axialen Querschnitt einer wiederaufladbaren galvanischen Zelle,
F1 g. 3 eine graphische Darstellung der bei erhöhten
Temperaturen auftretenden Anti-Fading-Eigenschaften von erfindungsgemäßen Zellen im Vergleich zu einer
Kontrollzelle.
F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende graphische Darstellung der Anti-Fading-Eigenschaften noch anderer erfindungsgemäßer Zellen im Vergleich zu einer
Kontrollzelle und
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Kapazität
nach dem Zyklusvorgang als Funktion des Gewichtsprozentanteils an metallischem Kadmium (Vorladung)
in der negativen Elektrode von erfindungsgemäßen Ze.'len.
Eine verbesserte wiederaufladbare Zelle wird dadurch erhalten, daß man eine negative Kadmiumelektrode einsetzt, die in einer gepreßten Mischung aus
Kadmiumoxid, pulverisiertem Kadmiummetall, das in einer in Luft nicht ir:cht oxidierbaren Form vorliegt und
jedoch elektroschematisch aktiv gemacht werden kann, und einem Binder auf einem Träger zustäzlich noch
Nickelhydroxidpulver enthält.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Kadmiummetall-Teilchen mit zumindest 1% Kadmiumoxid stabilisiert, um sine vorzeitige Oxidation der
Kadmiummetall-Teilchen zu verhindern, bevor man es nachfolgend mit den Kadmiumoxidpartikeln vermischt.
schung aus stabilisierten Kadmiummetail-Teilchen und
pulverförmiger Kadmiumverbindung aus CdO, Cd(OH)) und deren Mischungen mit Nickelhydroxidpulver
gemischt, und zwar mit beispielsweise etwa 1% des Gesamtgewichtes der Pulvermischung. Es wurde festgestellt,
daß durch Zufügen dieser kleinen Menge an Ni(OH)? verstärkte Anti-Fading-Eigenschaften bei erhöhten
Temperaturen und bei solchen Zellen auftreten, die derartige Kadmiumelektroden enthalten. Ferner
wurde festgestellt, daß durch Zufügen von Ni(OH)2 die Menge an Kadmiummetallpartikeln, die für ein optimales
Verhalten erforderlich ist, auf etwa 15 Gewichtsprozent
des Gesamtgewichtes der Mischung reduziert wird, was etwa einem Drittel der bevorzugten Menge bei
einer bekannten Zelle mit einer Kapazität von 1.0 Ampere-Stunden entspricht. Während zwar der Mechanismus
bisher nicht vollständig geklärt wurde, aufgrund dessen diese Ergebnisse auftreten, wird angenommen,
daß durch das Zufügen von Nickelhydroxid offenbar die Kadmiummetallpartikeln an einem Agglomerieren
während eines Hochtemperaturzyklus gehindert werden. Wenn diese Annahme zutrifft, würde dieses die
unerwartete Steigerung der während des Hochtemperaturzyklus auftretenden Anti-Fading-Eigenschaften
wie auch die bedeutende Verminderung der Menge an erforderlicher Kadmiummetall-»VorIadung« ohne Verlust
der gesteigerten Anti-Fading-Eigenschaften erklären.
Die sich ergebende Pulvermischung wird dann mit etwa 1% des Gesamtgewichtes der Mischung an
geeignetem Binder gemischt, und zwar vor dem Aufbringen auf einen Träger. Es kann irgendein
geeigneter Binder benutzt werden, beispielsweise Festpulverbinder, wie Polyvinylalkohol- oder Fluorkohlenstoff-Binder,
wobei die Mischung in diesem Fall auf den Träger gepreßt wird. Dispergierbare oder lösbare
Binder sind Polystyrol. Polyvinylpyrrolidon und Polymethylmethacrylat. Das Bindematerial sollte vorzugsweise
alkalibeständig sein, wenn die Elektrode in einem Alkalielektrolyt, wie KOH, benutzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Pulvermischung mit entionisiertem Wasser durchmengt.
j _.__ ...;(!..„. tri..„_i,„ui„.,,.„((,!;.-.,„„;„„ „„.ι,χΐ,
Diese weist im Fall einer kommerziell leicht erhältlichen Dispersion etwa 50% Feststoffe in einem Verhältnis von
99 Gewichtsteilen der gesamten Pulvermischung zu 2 Teilen der Fluorkohlenstoffdispersion auf. Dieses
Verhältnis kann leicht in Abhängigkeit I. von der Menge an dispergiertem Fluorkohlenstoff, der gewöhnlich etwa
50 Gewichtsprozent der Dispersion ausmacht, und 2. von den gewünschten physikalischen Eigenschaften der
sich ergebenden fest gewordenen bzw. koagulierten Masse eingestellt werden. Die Herstellung einer
Elektrode unter Verwendung von ungesintertem Fluorkohlenstoffbinder ist detaillierter in der US-PS
36 30 781 beschrieben. Die Wassermenge sollte zum Abdecken des Pulvers ausreichen, und die tatsächliche
Menge ist stark variabel zwischen einem breiförmigen und einem untergetauchten Pulver. Die Masse wird
durch Erhitzen auf etwa 76°C jedoch unterhalb der Sintertemperatur des Fluorkohlenstoffbinders, und
durch Kneten der Masse bis zum Koagulieren verfestigt. Eine bevorzugte Abwandlung besteht darin, das
Verfahren mit einer Vorerhitzung des Wassers auf 76= C zu beginnen, zweitens die dispergierte Fluorkohlenstoffmischung
hinzuzufügen und drittens das Pulver mit einer Wasser-Fluorkohlenstoffmischung zu durchmengen.
Die sich ergebende koaguliert? Masse wird vorzugsweise
durch Verwendung von Walzen in und über einen porösen bzw. perforierten Träger gepreßt, der in der
bevorzugten Ausführungsform ein Metallnetz, wie ein Nickelmetallnetz, darstellt. Das die Paste enthaltende
Netz bzw. Sieb wird erneut durch einen Satz von Walzen geführt, um die Gesamtdicke der sich
ergebenden Elektrode weiter zu verringern und beispielsweise bei einer Ausfuhrungsform auf etwa
0,48 mm zu reduzieren. Die Minimaldicke entspricht natürlich der Dicke des Trägers selbst. Die Maximaldikke
der Elektrode wird sowohl durch deren mechanische Handhabung, als auch durch die elektrochemischen
Erfordernisse der bestimmten Zelle bestimmt, in der die Elektrode anzuordnen ist. Nach dem Aufbringen der
Paste werden die Kanten beschnitten, und die gepreßte Platte wird zum Entfernen des Wassers von der Platte
durch einen Ofen geführt.
Die verbesserte negative Kadmiumelektrode wird in einer Zelle, wie derjenigen in F i g. 2, mit einer positiven
Elektrode zusammengebaut, die ungeladenes aktives positives Material in einer Menge enthält, die
hinsichtlich der Coulomb- Kapazität nicht die Menge des ungeladenen negativen Materials, d. h. des Kadmiumoxids,
überschreitet. Vorzugsweise ist die Menge an aktivem positivem Material geringer als die Menge an
Kadmiiirnoxid. Beispielhafte Materialien für mit der negativen Kadmiumelektrode verwendbare positive
Elektronen umfassen Nickel. Quecksilber und Silber.
Die positive und die negative Elektrode können als flache Packung oder in gewundener Form mit
geeigneten dazwischen befindlichen Trenngliedern vormontiert sein. Gemäß Fig.2 werden die positive
Elektrode IO und die negative Elektrode 20 in einen gegenüber einem Alkalielektrolyten beständigen Behälter
30 eingesetzt. Die Elektroden werden entsprechend mit Anschlüssen 12 und 22 am Behälter 30 verbunden,
ein Elektrolyt 40. wie KOH, wird zugefügt und die Zelle wird abgedichtet.
Nach dem Zusammenbau und Abdichten wird die Zelle mit geeigneter Geschwindigkeit auf volle Kapazität
geladen. Die Zelle kann dann aus Bequemlichkeits-
nriinrjan ke g ΓΗ
über einen kleinen Widerstand von beispielsweise etwa 1 bis 5 Ohm entladen werden.
Um die vorliegende Erfindung und insbesondere den Einfluß unterschiedlicher Gew.-%-Anteile von Ni(OH):
auf die Zellenleistung zu veranschaulichen, wurde eine Anzahl von Zellen mit einer elektrischen Ladung von 1.0
Ampere-Stunde unter Verwendung der in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Mischungen für die
negative Elektrode gebaut. Jede Mischung war daotirch
hergestellt, daß man Ni(OH)2, CdO und Cd in
Pulverform mit Cd-Pulver in Form von kugeligen Metallpartikeln mit einer mittleren Partikelgröße von 5
bis 10 μιη mischte. Anschließend erfolgte ein Durchmengen
jeder Pulvermischung mit 2 Gew.-% einer wäßrigen Polytetrafiuoräthylen-{PTFE-)Dispersion, die
50% Feststoffe enthielt. Der Schlamm bzw. Brei wurde auf 76° C erhitzt um die Dispersion zu brechen und den
Brei zu einer Paste zu koagulieren. Die Paste wurde dann auf ein 31,7 mm breites 20 χ 20 Nickeldrahtnetz
aufgebracht, an dem vorher Metallstreifen angeschweißt
wurden. Die Paste wurde bis zu einer Dicke von etwa 0,48 mm aufgebracht und gepreßt Danach
wurden die Trägerkanten glattgeschnitten und die Platte getrocknet und auf eine Länge von 213,4 mm
geschnitten.
Mischung | PitMenkr | imponenton | (Cicwuhtsprn/cni) | 'Tl- |
Nr. | ,00 | |||
Ni(OH)2 | ((K) | Cd | ,00 | |
I | 0.00 | 84.00 | 1 5.00 | ,00 |
2 | 0.01 | 83.00 | 15,00 | .00 |
J | 0.10 | 83.00 | 1 5.00 | ,00 |
4 | 0.50 | 8 J, 50 | I 5.00 | .00 |
5 | 1.00 | 83,00 | I 5,00 | .00 |
6 | 3.00 | 81.00 | 1 5,GO | |
7 | 5.00 | 79.00 | 1 5,00 | |
Die erhalicnen Klektrodcn wurden dann /tisiimmen
mit Separatoren mit einer 170,2 mm langen herkömmlichen
Nickelelektrode /um Bilden von /ellcnwickeln gewunden. Dicu· wurden in üblichen Zcllenbchältern
mit den an den Anschlüssen angebrachten Streifen ungeordnet, es wurde ein KOII-Elektrolyt zugefügt, und
die /.eilen wurden abgedichtet.
Danach wurden die Zellen während 22 Stunden mit Ι20πιΛ geladen, und die Anlangskapazität der Zellen
wurde dadurch bestimmt, daß drei Probezellen von jeder /.ellengruppc ausgewählt und mit einer Rate von
2.4 Ampere auf 1.0 Volt entladen wurden. Der Mittelwert jeder drei Proben/eilen wurde dann als Wert
der vollen (100%) Kapazität der entsprechenden /ellengruppc genommen. Jede Zellengruppe wurde
dann einer durchgehenden Überladung bei 120 niA und 49 r ausgesetzt. Danach wurden Proben von drei
Zellen jeweils aus jeder Zellcngruppe periodisch ausgewählt, um deren Kapazität durch Entladen in der
angegebenen Weise /u bestimmen. Das Prüfungsergcb nis ist in den F i g. 3 und 4 als graphische Darstellung des
Prozentsatzes der von den Zellen beibehaltenen Anfangskapazitäl in Abhängigkeit von der Anzahl der
Tage der Überladung dargestellt. Jeder Daten- bzw. Kurvenpunk· ist repräsentativ für die mittlere Kapazität
der drei Zellen, die an dem jeweiligen Tag in Abhängigkeit von der Anzahl der Tage der Überladung
gemessen wurde. In Fig. 3 repräsentieren die Kurven
·*' 1. ·· L·, ··'-». "-τ. '* j uic fNfipci/.iidicri suicncl /.CIICM.
deren negative Platten aus einer entsprechend bezeichneten Mischung der obigen Tabelle I aufgebaut sind.
Die erfindungsgemäßen Zellen der Kurve #5 mit 1% Ni(OH): behielten nach einer Überladung von 70 Tagen
85-90% ihrer Kapazität, während die Kapazität der Kontrollzellen der Kurve H\ ohne Ni(OH)>
nach einer Überladung von 70 Tagen auf etwa 50 bis 55% gefallen ist. F.s ist daher ersichtlich, daß sich eine etwa 35%
größere Beibehaltung der Kapazität ergibt, wenn etwa 1 Gewichtsprozent Nickelhydroxidpulver in die benutzte
Mischung für die negative Elektrode eingebracht wird.
In F i g. 4 repräsentieren die Kurven #1, # 5, # 6 und
# 7 in ähnlicher Weise Zellen, deren negative Platten aus den entsprechend bezeichneten Mischungen der
obigen Tabelle I zusammengesetzt sind. Die Kurven # I und a 5 zeigen wieder die Kapazitäten von Zellen mit
negativen Elektroden mit 0.0% und 1 % Nickelhydroxid. Es ist ersichtlich, daß sie weitgehend mit den Daten aus
Fig. 3 übereinstimmen. In Kurve #6 (3% Ni(OH);)
bleibt der Prozentsatz an beibehaltener Anfangskapazität zwischen 89% und 975%. Die Kurve #7 (5%
Ni(OH);) zeigt Mittelwerte der drei am 20. und 40. Tag der Überladung gemessenen Zellen von zwischen 93%
und 95% Kapazitätsbeibehaltung. Der letzte Datenpunkt dieser Kurve am 65. Tag mit einer mittleren
Kapartät von 83% ist jedoch unerklärlich. Dieser
unerwartete Abfall in der Kapaz.iliitsbcibchaltung dürfte nicht die im übrigen weitgehend gleichförmige
.Steigerung der Kapa/itaiserhaltiing nach langen Übcrladiingspcriodcn
bei hohen Temperaturen entwerten. Die Kurven «I. « 5(F i g. 4) für 0.0% und 1.0% Ni(OH)..
/eigen wiederum beispielhaft eine Steigerung der Kapaziiälsbeibehiiltung von etwa 25% für 1% Ni(OIl)...
Zur weiteren F.rläiiterting der Erfindung und im
einzelnen der bevorzugten Menge an Kadmiummetallpulver, das in eine erfindungsgemäß aufgebaut
negative Kiulmiumelektrode eingebracht werden sollte,
wurde eine Gruppe von Zellen nach demselben Verfahren aufgebaut, wie rs in Verbindung mit den
obengenannten Test/eilen erläutert wurde. Die Mischungen für die negativen Elektroden hatten dabei die
in Tabelle Il aufgeführte Zusammensetzung.
Mischung PaMcnknmpnncntc ((icwichtspm/cnl)
Nr.
Nr.
Ni(OtI). CcK) CiI ΡΤΙΊ-
8 | 1.00 | 98.00 | 0.00 | .00 |
9 | 1.00 | 93.00 | 5.00 | .00 |
0 | 1.00 | 88.00 | 10.00 | .00 |
I | 1.00 | 83.00 | 15.00 | .00 |
2 | 1.00 | 64.00 | 34.00 | .00 |
Alle so aufgebauten Zellen wurden dann bei Raumtemperatur und 120 mA während 22 Stunden
geladen und für sieben Zyklen mit 2.4 Ampere auf 0.0 Voll entladen. Die Kapazität der entsprechenden
Zcllengruppen wurde dann während des achten Zyklus durch Auswahl von drei Zellen aus einer jeden
Zellcngruppc und durch F.ntladcn mit 2.4 Ampere auf 0.0 Volt bestimmt. Das Testergebnis ist in F1 g. 5 als
graphische Darstellung der Zcllenkapazität in'Abhängigkeit vom Gewichtspro/entsat/ des metallischen
Kadmiumpulvers in der negativen Piaitc aufgezeigt. )eder Kurvenpunkl ist rcpräseni.i; r de mittlere
Kapazität der drei geprüften Zeiicn aus einer ncsiimmten
Gruppe. Wie es ersichtlich ist. steigt die Kurve in F i g. 5 von einem Wert von 65 Ampere-Minuten für die
Mischung ti 8 (0.0%) steil bis zu einem Kapazilätswcrt von 71.2 Ampcre-Minulcn für die Mischung U 11 (15%)
an. um danach bis zu einem Wert von 71.8 Ampere-Minuten für die Mischung "· 12 (34%) langsamer
anzusteigen. So ist es ersichtlich, daß irgendein Wert zwischen 0 und 15 Gewichtsprozent Kadmiummet
illpulvcr zu einem starken Anstieg in der beibehaltenen,
cntladbarcn Kapazität der Zellen führt, die dem cyclischen Laden und Entladen unterworfen wurden.
Dementsprechend sind etwa 15 Gewichtsprozent Kadmiummetallpulver bevorzugt, doch kann die bestimmte
Menge in Übereinstimmung mit der erforderlichen Anwendung variiert werden.
Die vorliegende Erfindung führt also zu einer Zelle mit verstärkten Anti-Fading-Eigenschaften mit einer
Kadmiumelektrode mit metallischem Kadmiumpulver aufgrund darin enthaltenem Nickelhydroxidpulver. Aus
den Kurven in F i g. 3 und 4 ist ersichtlich. da3 der Grad der Verstärkung der Anti-Fading-Eigenschaften mit
dem Gewichtsprozer.tsatz an Nickelhydroxidpulver variiert. Obwohl bevorzugte Werte für die Mengen an
Kadmiummetallpulver und Nickelhydroxid aufgezeigt wurden, können viele Änderungen hinsichtlich dieser
Weile vorgenommen werden. Mine denirlige Modifikation
hestehl für den f'achmann in tier Verwendung einer
f'astenmisehung ohne Cd-Pulver, wobei jedoch eine
Vorkehrung getroffen ist, daß sieh dieses in der /eile zur
Urzeugung einer Vorladung bilden kann, l'erncr kann
der Fachmann Cd (OH).· oder eine Mischung aus CdO und Cd (Oll), als Aiisgangsmalenal Sinti CdO benutzten,
wobei jcdi. h dieses Vorgehen nicht bevorzugt
IO
wird. Dennoch ist dieses Vorgehen möglich, da das CdO
wahrend des Misoicns der l'aste nach der vorliegenden
l'lrfinclung einer Hydrolysercaktion zur Bildung von
Cd(OII).' unterliegt. Kntsprechend ist die in der negativen Platte tatsachlich einer elektrochemischen
Reduktion unterliegende Substanz Cd(OlIJj. Auch derartige Modifikationen sollen demnach von der
vorliegenden F'rfindung erfallt sein.
I licizii _ Khill Λ-iclii
Claims (3)
1. Wiederaufladbare galvanische Zelle mit einem
gegenüber einem alkalischen Elektrolyten beständigen Behälter, auf dem zumindest ein isolierter
Anschluß angeordnet ist, der ferner eine positive Elektrode aufweist, einen alkalischen Elektrolyten
enthält sowie eine gepreßte negative Kadmiumelektrode, wobei die negative Elektrode aus einem
Träger sowie einer von diesem getragenen gepreßten Mischung besteht, die aus stabilisierten Kadmiummetall-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 3-12 Mikrometer, einer pulverförmigen
Kadmiumverbindung, die aus CdO, Cd(OH)2 und deren Mischungen ausgewählt ist, sowie einem
Binder zusammengesetzt ist, dadurch gekennzeichne t, daß die Mischung weiter Nickelhydroxidpulver enthält, um die Anti-Fading-Eigenschaften
der Zelle zu .-erstarken.
2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kadmiummetallpartikel mit CdO stabilisiert
sind.
3. Gepreßte negative Kadmiumelektrode für alkalische Akkumulatoren mit einem Träger, der
eine gepreßte Mischung trägt, wobei diese Mischung folgende Bestandteile umfaßt:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US480017A US3870562A (en) | 1974-06-17 | 1974-06-17 | Use of Ni(OH){HD 2 {B in pressed plate electrodes |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2445096A1 DE2445096A1 (de) | 1975-12-18 |
DE2445096B2 DE2445096B2 (de) | 1978-08-10 |
DE2445096C3 true DE2445096C3 (de) | 1981-06-11 |
Family
ID=23906337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2445096A Expired DE2445096C3 (de) | 1974-06-17 | 1974-09-20 | Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3870562A (de) |
JP (1) | JPS5737986B2 (de) |
CA (1) | CA1029087A (de) |
DE (1) | DE2445096C3 (de) |
GB (1) | GB1481543A (de) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5571017U (de) * | 1978-11-08 | 1980-05-16 | ||
JPS56143670A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of cadmium electrode for alkaline storage battery |
US4414303A (en) * | 1980-08-28 | 1983-11-08 | Motorola, Inc. | Cadmium negative electrode |
JPS58122367U (ja) * | 1983-01-10 | 1983-08-20 | 株式会社日本省力産業研究所 | 直流電気ホイストのバツテリ−充電装置 |
US4649092A (en) * | 1985-01-07 | 1987-03-10 | Motorola, Inc. | Cadmium negative electrode |
US4879764A (en) * | 1987-05-28 | 1989-11-07 | Laser Communications, Inc. | Apparatus and method for alignment of fixed communication laser stations |
DE3727766A1 (de) * | 1987-08-20 | 1989-03-02 | Varta Batterie | Gasdicht verschlossener alkalischer akkumulator |
JP2730121B2 (ja) * | 1988-01-22 | 1998-03-25 | 日本電池株式会社 | アルカリ二次電池およびその製造方法 |
US4983477A (en) * | 1989-01-17 | 1991-01-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Cadmium non-sintered negative electrode for an alkaline storage cell and its manufacturing method |
US5248571A (en) * | 1990-09-27 | 1993-09-28 | Gates Energy Products, Inc. | Cadmium electrode and cell having anti-agglomeration characteristics |
US7709115B2 (en) * | 1994-08-25 | 2010-05-04 | University Of Iowa Research Foundation | Methods for forming magnetically modified electrodes and articles produced thereby |
CN103474706A (zh) * | 2013-09-29 | 2013-12-25 | 赵云德 | 镍镉碱性干式电瓶 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL88619C (de) * | 1951-12-01 | |||
US2934581A (en) * | 1951-12-01 | 1960-04-26 | Accumulatoren Fabrik Ag | Electrodes for alkaline accumulators |
US2988585A (en) * | 1952-06-23 | 1961-06-13 | Accumulatoren Fabrik Ag | Hermetically sealed alkaline storage battery |
US3009980A (en) * | 1959-02-09 | 1961-11-21 | Sidney A Corren | Negative electrode |
US3060254A (en) * | 1959-08-03 | 1962-10-23 | Union Carbide Corp | Bonded electrodes |
US3023260A (en) * | 1959-11-18 | 1962-02-27 | Myron A Coler | Coiled electrode battery |
DE1496364B2 (de) * | 1964-12-23 | 1976-07-22 | Yardney International Corp., New York, N.Y. (V.StA.) | Negative zinkelektrode fuer gasdichte alkalische akkumulatoren |
US3384513A (en) * | 1966-06-28 | 1968-05-21 | Bell Telephone Labor Inc | Sealed nickel-cadmium cell |
US3706601A (en) * | 1970-01-28 | 1972-12-19 | Mc Donnell Douglas Corp | Method of producing an electrode with a polymer binder by rolling |
-
1974
- 1974-06-17 US US480017A patent/US3870562A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-09-20 DE DE2445096A patent/DE2445096C3/de not_active Expired
- 1974-09-20 JP JP10791374A patent/JPS5737986B2/ja not_active Expired
- 1974-09-20 GB GB41083/74A patent/GB1481543A/en not_active Expired
-
1975
- 1975-01-07 CA CA217,513A patent/CA1029087A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2445096B2 (de) | 1978-08-10 |
GB1481543A (en) | 1977-08-03 |
CA1029087A (en) | 1978-04-04 |
JPS51631A (de) | 1976-01-06 |
US3870562A (en) | 1975-03-11 |
DE2445096A1 (de) | 1975-12-18 |
JPS5737986B2 (de) | 1982-08-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2902645A1 (de) | Batteriepaste und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE2511557B2 (de) | Verfahren zur Herstellung hydrophiler Elektroden | |
DE2738386C3 (de) | Gepreßte Nickelelektrode für galvanische Elemente | |
DE2445096C3 (de) | Wiederaufladbare galvanische Zelle, Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE10201936A1 (de) | Wiederaufladbare elektrochemische Batteriezelle | |
DE2733691C3 (de) | Wiederaufladbare galvanische Zelle | |
DE102009017542A1 (de) | Unsymmetrischer Separator | |
DE2837468C3 (de) | Quecksilberfreie Zinkelektrode | |
DE2337212C2 (de) | Negative Kadmiumelektrode und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE2821661A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer selbsttragenden, voll aktivierten elektrodenstruktur aus aktiveisenmaterialteilchen | |
DE2912830A1 (de) | Batterie, depolarisator zur verwendung in dieser batterie und verfahren zur herstellung des depolarisators | |
DE69317173T2 (de) | Pastöse Nickelelektrode für alkalische Sammlerbatterie und alkalische Sammlerbatterie | |
DE69309163T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von gasdichten Batterien, die Elektroden aus Wasserstoffeinlagerungslegierung enthalten und Wasserstoffeinlagerungslegierung dafür | |
DE69714135T2 (de) | Verpastene Nickelelektrode | |
DE69908123T2 (de) | Nickelelektrode für alkalispeicherbatterien, verfahren zu deren herstellung und alkalispeicherbatterie | |
DE69215725T2 (de) | Wasserstoffspeicherlegierung und ihre Verwendung bei einer Elektrode | |
DE1928433B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von für alkalische Akkumulatoren vorgesehenen Elektroden | |
DE69512972T2 (de) | Gasdichte alkalische Batterie | |
DE3883956T2 (de) | Verfahren zur herstellung einer platte für bleibatterien. | |
DE69806859T2 (de) | Beschichtete Nickelelektrode | |
DE3526316A1 (de) | Blei-saeure-batterie vom zurueckhaltetyp | |
DE69609934T2 (de) | Alkalische wiederaufladbare Batterie-Aktivierungsverfahren | |
DE69606019T2 (de) | Alkalische Speicherbatterie und Verfahren zur Herstellung von positiver Elektrodenplatte dafür | |
DE69735285T2 (de) | Nickelmetallhydrid-Speicherzelle | |
DE2161373A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer elektrode fuer alkalische zellen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |