DE3822210C1 - Method for monitoring the filling of nickel-fibre framework electrodes having a pasty active compound - Google Patents

Abstract

The subject matter of the application is a method for monitoring the filling of nickel-fibre framework electrodes having a pasty active compound, in the case of which the air-filled fibre framework is connected to a suitable auxiliary electrode during the filling process, as an oxygen electrode. The complete filling of the framework can be detected from the current and/or voltage change occurring when the active compound forces the air out of the pores of the framework.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Füllungskon­ trolle von Nickel-Fasergerüstelektroden mit einer pastösen Aktivmasse.The invention relates to a method for Füllkon trolls of nickel fiber framework electrodes with a pasty Active mass.

Bei der Herstellung von Fasergerüstelektroden erfolgt das Füllen des Fasergerüstes im allgemeinen dadurch, daß eine pastöse Aktivmasse mechanisch in das Fasergerüst einge­ arbeitet wird. Das Einarbeiten wird dabei häufig durch Vibration oder Beschallung gefördert. Als Fasergerüst werden dabei üblicherweise Gerüste aus Nickelfasern oder aus vernickelten Kunststoffasern eingesetzt. Bei der Füllung werden die Poren des Fasergerüstes mit der aktiven Masse gefüllt.This is done in the manufacture of fiber frame electrodes Filling the fiber structure in general, that a pasty active mass mechanically inserted into the fiber structure will work. The incorporation is often done by Vibration or sound reinforcement promoted. As a fiber structure are usually frameworks made of nickel fibers or made of nickel-plated plastic fibers. When filling the pores of the fiber structure with the active mass filled.

Zur Erzielung einer hohen Kapazität der Elektrode ist es dabei wesentlich, daß alle Poren der Elektrode vollständig gefüllt werden. Zur Erzielung einer hohen Fertigungskapazität ist es aber auch wesentlich, daß der Füllungsvorgang so kurz wie möglich gehalten wird, um kurze Taktzeiten zu erreichen. Eine Kontrolle der Füllung war bisher nur an den fertigen Elektroden durch Nachwiegen möglich. Die Dauer des Füllvorganges mußte daher so bemessen werden, daß auch unter den ungünstigsten Umständen mit Sicherheit eine voll­ ständige Füllung erreichbar war. It is to achieve a high capacity of the electrode it is essential that all pores of the electrode are complete be filled. To achieve a high manufacturing capacity but it is also essential that the filling process so is kept as short as possible to short cycle times to reach. Until now, the filling was only checked the finished electrodes by reweighing. The duration the filling process had to be dimensioned so that also under the worst circumstances, certainly a full constant filling was available.  

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Füllungskontrolle von Nickel-Fasergerüstelektroden zu finden, durch das eine vollständige Füllung des Faser­ gerüstes bereits während des Füllvorganges sicher erkannt werden kann.The object of the invention is to provide a method for Filling control of nickel fiber framework electrodes too find through which a complete filling of the fiber scaffolding already reliably recognized during the filling process can be.

Diese Aufgabe wird durch das in den Patentansprüchen be­ schriebene Verfahren gelöst.This task is by the be in the claims written procedures solved.

Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß während des Füllvorganges die in den Poren des Nickel-Fasergerüstes befindliche Luft durch die eingebrachte Aktivmasse ver­ drängt wird. Schaltet man nun das mit Luft gefüllte Fasergerüst während des Füllvorganges als Sauerstoff­ elektrode gegen eine geeignete Hilfselektrode, so kann das Verschwinden der Luft aus den Poren des Nickel-Faser­ gerüstes elektrochemisch ermittelt bzw. angezeigt werden. Der Luftgehalt des zu füllenden Gerüstes wird somit anhand des Sauerstoffreduktionsstromes beurteilt und durch eine ge­ eignete Schaltung gegen eine Hilfselektrode meßbar gemacht.The invention takes advantage of the fact that during of the filling process in the pores of the nickel fiber structure air present through the introduced active mass is pushing. Now switch the air-filled one Fiber structure as oxygen during the filling process electrode against a suitable auxiliary electrode, so can the disappearance of air from the pores of the nickel fiber framework can be electrochemically determined or displayed. The air content of the scaffold to be filled is thus based on of the oxygen reduction stream assessed and by a ge suitable circuit made measurable against an auxiliary electrode.

An der Hilfselektrode muß eine elektrochemische Umsetzung ablaufen, die die für die Sauerstoffreduktion an dem Nickel-Fasergerüst benötigten Elektronen bereitstellt. Dies kann einmal durch die Oxydation eines im Pastenmilieu oxidierbaren Metalls, z. B. einer Kadmium- oder Zink­ elektrode erfolgen. Bei der Verwendung einer Zinkelektrode als Hilfselektrode ergibt sich die Wirkung einer Zink/Luft- Batterie, deren Spannung bzw. Leistung in dem Augenblick zusammenbricht, in der Sauerstoff bzw. die Luft vollständig aus den Poren des Nickel-Fasergerüstes verdrängt ist.An electrochemical conversion must be carried out on the auxiliary electrode expire that for oxygen reduction on the Nickel fiber structure provides the required electrons. This can be done by oxidizing one in the paste environment oxidizable metal, e.g. B. a cadmium or zinc electrode done. When using a zinc electrode as an auxiliary electrode, the effect of a zinc / air Battery, its voltage or power at the moment collapses in which oxygen or air completely displaced from the pores of the nickel fiber structure is.

Die Hilfselektrode kann aber auch eine Inert-Elektrode sein, an der ein Oxydationsvorgang abläuft, z.B. die Oxydation eines organischen Additivs, die Oxydation der Aktivmasse oder die Oxydation des Wassers unter Sauerstoffentwicklung. Während die Oxydation unedler Metalle freiwillig abläuft, ist für die Oxydation organischer Additive unter Umständen und für die Sauerstoffentwicklung oder die Oxydation von z.B. Ni(OH)₂ eine äußere Energiezufuhr notwendig, d.h., man hat hier eine Spannung anzulegen und den Strom zu messen.However, the auxiliary electrode can also be an inert electrode on which an oxidation process takes place, for example the oxidation of an organic additive, the oxidation of the active composition or the oxidation of the water with evolution of oxygen. While the oxidation of base metals takes place voluntarily, an external energy supply may be necessary for the oxidation of organic additives and for the development of oxygen or the oxidation of, for example, Ni (OH) ₂ , ie one has to apply a voltage here and measure the current.

Die anzuwendenden Spannungen sowie die theoretischen Grund­ lagen für die Messungen sind dem Fachmann wohlbekannt bzw. können den gängigen Lehr- und Handbüchern über Elek­ trochemie oder physikalische Chemie oder elektrochemische Analyse entnommen werden.The tensions to be applied as well as the theoretical reason positions for the measurements are well known to those skilled in the art or can the usual textbooks and manuals about Elek trochemy or physical chemistry or electrochemical Analysis can be taken.

Als Hilfselektrode kann z.B. die impulsübertragende Vibrations­ platte dienen, die beispielsweise vercadmet werden kann. Eine sauerstoffentwickelnde Hilfselektrode darf keine schädlichen Ionen in die aktiven Massenpaste abgeben und wird daher zweckmäßig eine Nickeloberfläche haben. Will man die Oberfläche der Hilfselektrode besonders groß ge­ stalten, so läßt sich ein leeres Elektrodengerüst als Hilfselektrode verwenden. Auch kann eine fertige mit Aktivmasse gefüllte Nickel-Fasergerüstelektrode bzw. der gerade gefüllte Vorgänger der zu prüfenden Elektrode als Hilfselektrode verwendet werden.As an auxiliary electrode e.g. the impulse-transmitting vibration serve plate, which can be cadmeted, for example. An oxygen-developing auxiliary electrode is not allowed release harmful ions into the active bulk paste and will therefore expediently have a nickel surface. Want the surface of the auxiliary electrode is particularly large design, an empty electrode frame can be used as Use auxiliary electrode. Also can be finished with Active mass filled nickel fiber framework electrode or just filled predecessor of the electrode to be tested as Auxiliary electrode can be used.

Bei gleichzeitiger Imprägnierung mehrerer Nickel-Fasergerüste lassen sich auch einige Fasergerüste als Prüflinge, andere als Hilfselektroden schalten. Schließlich kann auch die Messung bei einem einzigen Nickel-Fasergerüst als aus­ reichend für alle gleichzeitig imprägnierten Platten ge­ sehen werden, sofern das Imprägnierverfahren die gleich­ zeitige Imprägnierung mehrerer Platten gestattet.With simultaneous impregnation of several nickel fiber frames some fiber structures can also be used as test specimens, others switch as auxiliary electrodes. After all, that too Measurement with a single nickel fiber framework as out sufficient for all simultaneously impregnated plates will see, provided the impregnation process is the same  early impregnation of several plates allowed.

Um den elektrochemischen Stoffumsatz im Interesse möglichst kleiner Systemänderungen zu minimieren, empfiehlt es sich, die Strommessungen intermittierend vorzunehmen, indem man den Stromkreis Prüfling/Hilfselektrode periodisch öffnet und schließt. Im allgemeinen werden jedoch die Sauerstoff­ reduktionsströme wegen der relativ geringen Leitfähigkeit der pastösen Aktivmassen so klein sein, daß auch kontinuier­ lich gemessen werden kann. Natürlich ist es auch möglich, wie bei der Potentiometrie oder anderen elektrochemischen Analaysenverfahren die fließenden Ströme durch einen ent­ sprechend dimensionierten Widerstand zwischen dem zu füllenden Gerüst und der Hilfselektrode zu begrenzen.To the electrochemical turnover in the interest as possible to minimize small system changes, it is recommended to make the current measurements intermittently by periodically opens the DUT / auxiliary electrode circuit and closes. In general, however, the oxygen reduction currents due to the relatively low conductivity the pasty active masses should be so small that they are also continuous Lich can be measured. Of course it is also possible like potentiometry or other electrochemical Analaysenverfahren the flowing currents through an ent speaking dimensioned resistance between the to fill the scaffolding and the auxiliary electrode.

Der Sauerstoffreduktionsstrom ist naturgemäß eine Funktion der vom Sauerstoff erreichten katalytischen Nickeloberfläche. Diese katalytische Oberfläche ist sehr groß, da die Faser des Nickel-Fasergerüstes infolge der Dochtwirkung bereits mit Flüssigkeit aus der pastösen Aktivmasse benetzt sind, bevor noch die Poren durch die Aktivmasse gefüllt werden. Eine Abnahme der vom Sauerstoff erreichten Oberfläche hat eine entsprechende Abnahme des Stromes zur Folge. Der Strom ist aber auch eine Funktion der Spannung. Stellt man eine konstante Spannung bereit, so werden die Ströme gut ver­ gleichbar, was einer exakten Messung entgegenkommt.The oxygen reduction stream is naturally a function the catalytic nickel surface reached by oxygen. This catalytic surface is very large because of the fiber of the nickel fiber structure due to the wicking effect are wetted with liquid from the pasty active mass, before the pores are filled with the active material. There has been a decrease in the surface area reached by oxygen a corresponding decrease in current. The current is also a function of tension. Do you put one constant voltage ready, so the currents are well ver comparable, which accommodates an exact measurement.

Sobald der Reduktionsstrom bzw. das Potential auf das ge­ wünschte Maß abgefallen ist, ist das Fasergerüst gefüllt und kann aus der Imprägnierstation entnommen werden. Der Strom bzw. die Spannung, bei der dies der Fall ist, kann für jede Hilfselektrode sehr einfach dadurch ermittelt werden, daß die zeitliche Veränderung der Stromstärke bzw. der Spannung ermittelt wird. Sobald sich ein elektrischer Zustand einstellt, der im wesentlichen konstant bleibt, ist die vollständige Füllung des Gerüstes erreicht. Es muß in Zukunft dann nur noch solange gefüllt werden, bis sich dieser elektrische Wert einstellt.As soon as the reduction current or the potential on the ge the desired dimension has dropped, the fiber structure is filled and can be removed from the impregnation station. The Current or the voltage at which this is the case easily determined for each auxiliary electrode be that the temporal change in the current or  the voltage is determined. As soon as an electrical State that remains essentially constant, the scaffold is completely filled. It in the future it will only have to be filled until this electrical value is established.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist den bisher bekannten Ver­ fahren z.B. einer nachträglichen Wägung der Elektrode über­ legen. Auch bei Pastenansätzen mit unterschiedlichen Fließ­ eigenschaften und bei Nickel-Fasergerüsten unterschiedlicher Dicke und Struktur bleiben die elektrischen Werte gleich, so daß stets eine gleichmäßige Füllung erreicht wird.The method according to the invention is the previously known Ver drive e.g. a subsequent weighing of the electrode lay. Also for paste batches with different flow properties and different for nickel fiber frameworks The electrical values remain the same in thickness and structure, so that an even filling is always achieved.

Claims (3)

1. Verfahren zur Füllungskontrolle von Nickel-Fasergerüst- Elektroden mit einer pastösen Aktivmasse, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Luft gefüllte Fasergerüst während des Füll­ vorganges als Sauerstoffelektrode gegen eine geeignete Hilfs­ elektrode geschaltet wird und aus der bei Verdrängung der Luft aus den Poren des Gerüstes durch die Aktivmasse auf­ tretenden Strom- bzw. Spannungsänderung die vollständige Füllung des Gerüstes erkannt wird.1. A process for checking the filling of nickel fiber structure electrodes with a pasty active composition, characterized in that the fiber structure filled with air is switched as an oxygen electrode during the filling process against a suitable auxiliary electrode and from which, when the air is displaced from the pores of the structure the complete filling of the scaffold is recognized by the active mass when there is a change in current or voltage. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfselektrode eine Cadmiumelektrode verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized, that a cadmium electrode is used as the auxiliary electrode becomes. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfselektrode eine Nickel-Elektrode verwendet und zwischen Fasergerüst und Hilfselektrode eine Spannung gelegt wird.3. The method according to claim 1, characterized, that used as an auxiliary electrode and a nickel electrode a voltage is applied between the fiber structure and the auxiliary electrode becomes.