DE1105012B

DE1105012B - Process for the production of carriers for the active masses of the electrodes of electrical collectors with alkaline electrolyte

Info

Publication number: DE1105012B
Application number: DEK18530A
Authority: DE
Inventors: Willi Krebs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-06-22
Filing date: 1953-06-22
Publication date: 1961-04-20

Description

Verfahren zum Herstellen von Trägern für die aktiven Massen der Elektroden elektrischer Sammler mit alkalischem Elektrolyt Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Trägern für die aktiven Massen der Elektroden elektrischer Sammler mit alkalischem Elektrolyt durch Pressen und Zusammensintern von Metallwolle.Process for the production of supports for the active masses of the electrodes electrical collector with alkaline electrolyte The invention relates to a Process for the production of supports for the active masses of the electrodes electrical Collector with alkaline electrolyte by pressing and sintering together metal wool.

Da die bekannten, lediglich aus Metallpulver zusammengesinterten Elektrodenplatten für Akkumulatoren mit alkalischen Elektrolyten erhebliche Nachteile aufweisen, beispielsweise, daß sie nur eine schlechte elektrische Leitfähigkeit besitzen und bei längerer Betriebsdauer ihre mechanische Festigkeit auf Grund der beim Auf- und Entladen eintretenden chemischen Umsetzungen abnimmt, sind bereits Elektrodenkörper bekanntgeworden, in denen Teile von der Beteiligung an den chemischen Vorgängen beim Auf-und Entladen ausgeschaltet sind, indem man ein unangreifbares Gitter schafft, was z. B. durch die Erzeugung einer Eisen-Nickel-Legierung im Elektrodenkörper selbst geschieht. Bei anderen bekannten Elektroden wird dieses unangreifbare Gitter dadurch geschaffen, daß man das Metallpulver in ein Gerüst aus Metall oder aus Nichtmetall einlagert. Bei einem derartigen Gerüst aus Metall kann dieses Gerüst zugleich als stromführender "feil des Elektrodenkörpers dienen und als Stromschiene aus dem Elektrodenkörper herausgeführt sein. Der wesentliche Nachteil einer auf diese Weise hergestellten Elektrode besteht darin, daß die Faseroberfläche nicht aufgerauht ist und deshalb der aufgebrachte Metallschwamm und mit ihm der eingetragene feinporöse Körper sich sehr leicht von dem Trägergerüst lösen läßt. Die Folge hiervon ist, daß beispielsweise durch Temperaturschwankungen usw. Erhöhungen des inneren Widerstandes der Elektrode oder sogar das Herausfallen von Teilen des feinporösen Körpers aus der Elektrode hervorgerufen werden kann. Mit diesen nachteiligen Erscheinungen muß auch beim Aufladen des Akkumulators gerechnet werden, weil hierbei die Bildung von Gasen im Inneren der Elektrode unvermeidlich ist.As the known electrode plates, which are only sintered together from metal powder have considerable disadvantages for accumulators with alkaline electrolytes, for example, that they only have poor electrical conductivity and with long service life their mechanical strength due to the chemical involved in charging and discharging Implementations decreases, electrode bodies have already become known in which parts switched off from taking part in the chemical processes during charging and discharging are by creating an invulnerable grid, which z. B. by generation an iron-nickel alloy in the electrode body itself happens. With other well-known Electrodes this invulnerable grid is created by the fact that the metal powder embedded in a frame made of metal or non-metal. With such a framework Made of metal, this framework can also act as a current-carrying part of the electrode body serve and be led out of the electrode body as a busbar. The essential one The disadvantage of an electrode produced in this way is that the fiber surface is not roughened and therefore the applied metal sponge and with it the registered fine-pored bodies can be detached very easily from the support structure. The consequence of this is that, for example, due to temperature fluctuations, etc. increases the internal resistance of the electrode or even parts of the fine-pored body can be caused from the electrode. With these adverse Appearances must also be expected when charging the battery, because this is the case the formation of gases inside the electrode is inevitable.

Es sind ferner Elektroden für alkalische Akkumulatoren bekannt, bei denen. auf einer im Inneren der Elektrode gelagerten Einlage aus Blech, Drahtgeflecht od. dgl. ein aus Metallpulver bestehender Belag aufgesintert ist. Bei derartigen Elektroden hat man bereits vorgeschlagen, die Einlage von dem Aufbringen des porösen Sinterkörpers aufzurauhen, um dem porösen Sinterkörper einen besseren Halt auf der Oberfläche der Einlage zu geben. Diese Art der Herstellung einer Elektrode geht aber von einer metallischen Einlage erheblicher Dicke aus, was zur Folge hat, daß ein sehr beträchtlicher Bruchteil des Elektrodengewichtes von der Einlage herrührt, die an den chemischen Vorgängen beim Auf- und Entladen des Akkumulators nicht beteiligt ist. Darüber hinaus werden bei diesen Elektroden auf den Außenflächen der Einlagen Beläge beträchtlicher Dicke aus aufgesintertem Metallpulver gebildet. Diese Beläge besitzen aber in sich nicht die erforderliche Haltbarkeit. Außerdem muß der elektrische Strom von der Einlage bis zu den äußeren Teilen dieser Beläge einen verhältnismäßig weiten Weg zurücklegen, so daß derartige Elektroden im wesentlichen die gleichen Nachteile wie Elektroden aufweisen, die nur aus zusammengesintertem Metallpulver ohne Einlage bestehen.There are also electrodes for alkaline batteries known at those. on an insert made of sheet metal, wire mesh, stored inside the electrode od. The like. A coating consisting of metal powder is sintered on. With such Electrodes have already been proposed to remove the inlay from the application of the porous Roughen the sintered body in order to better hold the porous sintered body on the To give surface of the insert. This way of making an electrode works but from a metallic insert of considerable thickness, with the result that a very considerable fraction of the electrode weight comes from the insert, which are not involved in the chemical processes involved in charging and discharging the battery is. In addition, these electrodes are placed on the outer surfaces of the inserts Deposits of considerable thickness formed from sintered metal powder. These rubbers but do not have the required durability in themselves. In addition, the electric Electricity from the deposit to the outer parts of these coverings is a proportionate one travel a long distance so that such electrodes are essentially the same Disadvantages such as electrodes made only from sintered metal powder exist without a deposit.

Zur Überwindung aller dieser Nachteile der bekannten Elektrodenplatten oxydiert man bei Verfahren nach der Erfindung durch spanabhebende Verformung erzeugte, bereits oberflächlich rauh und zackig ausgestaltete Metallfasern, -drähte oder -späne auf ihren gesamten Oberflächen so weit, daß noch ein metallischer Faserkern von etwa 1/iooo mm Stärke erhalten bleibt, und anschließend werden die oxydierten Fasern reduziert und nach dem Zusammenpressen in Elektrodenform zusammengesintert. Durch die Erfindung werden die Oberflächen sämtlicher Fasern mit Höcker und Buckeln und Zerklüftungen versehen. Dies bedeutet einmal eine erhebliche Vergrößerung der Faseroberfläche, so daß für gewisse Zwecke von einem feinporigen Trägerkörper für die aktive Elektrodenmasse ganz abgesehen werden kann. Dann dient die nach der Erfindung aufgerauhte Faseroberfläche unmittelbar als Träger für die aktive Substanz. Falls ein feinporiger Körper in das Fasergerüst eingetragen wird, greifen die eingeführten Metallpulverkörnchen oder die nachträglich reduzierten Metalloxydkörnchen in die Aufrauhungen der Faseroberflächen ein. In solchem Fall hat die Aufrauhung nach der Erfindung den Vorteil, daß die auf der Faseroberfläche befind ichen Höcker und Buckel bzw. Zerklüftungen V ttobar Teile der. Metallfaser sind und sich nicht dieser löseü.'la4en. Es ist somit durch den bestehenbleibenden Metallfaserkern eine durchgehende elektrische Verbindung von den Anschlußklemmen bis zu der aktiven Elektrodensubstanz geschaffen. Diese elektrische Verbindung wird auch dann nicht unterbrochen oder verschlechtert, wenn die Elektrode beträchtlichen Temperaturschwankungen unterworfen wird oder beim Aufladen der Elektrode in ihrem Inneren Gasbläschen entstehen. leben der sicheren elektrischen Verbindung weist die nach der Erfindung hergestellte Elektrode den weiteren Vorteil auf, daß die aktive Substanz sehr fest und sicher im Inneren der Elektrode haftet und durch den Elektrolyt nicht aus der Elektrode herausgespült werden kann.To overcome all of these disadvantages of the known electrode plates is oxidized in the method according to the invention produced by machining deformation, Metal fibers, wires or shavings that are already rough and jagged on the surface so far on their entire surfaces that there is still a metallic fiber core of about 1 / iooo mm thick is retained, and then the oxidized fibers reduced and sintered together in the form of electrodes after being pressed together. By the invention are the surfaces of all fibers with humps and humps and Provide fissures. This means, on the one hand, a considerable increase in the fiber surface area, so that for certain purposes of a fine-pored carrier body for the active electrode mass can be quite disregarded. The fiber surface roughened according to the invention is then used directly as a carrier for the active substance. If a fine-pored body is in the fiber structure is entered, the introduced metal powder grains grip or the subsequently reduced metal oxide grains into the roughening of the fiber surfaces a. In such a case, the roughening according to the invention has the advantage that the cusps and humps or fissures located on the fiber surface V ttobar parts of the. Are metal fibers and do not dissolve. It is thus through the remaining metal fiber core a continuous electrical Connection created from the terminals to the active electrode substance. This electrical connection is not interrupted or deteriorated even if when the electrode is subjected to considerable temperature fluctuations or when Charging of the electrode creates gas bubbles inside. life of the safe electrical connection has the electrode produced according to the invention Another advantage is that the active substance is very solid and safe inside the Electrode adheres and is not washed out of the electrode by the electrolyte can be.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden in die auf kaltem Wege aus Metallfasern. gepreßten Träger vor dem Versintern zur Bildung eines feinporigen Trägers für die aktiven Massen Metallpulver oder pulverförmige Metalloxyde eingetragen. Durch die Erfindung greift dieser eingetragene feinporige Körper aus Metallpulvern oder nachträglich reduziertem Metalloxyd unmittelbar in die Fasern des Trägergerüstes ein und wird mit diesem verschweißt. Es ist somit auch bei einer solchen Elektrode nach der Erfindung ein Verschieben des feinporigen Körpers innerhalb des Gerüstes und damit ein nachträgliches Verändern der elektrischen Leitfähigkeit in der Elektrodenplatte völlig ausgeschlossen. Desgleichen wird der feinporige Körper im Inneren des Gerüstes so festgehalten, daß nicht mehr befürchtet werden muß, daß sich auch nur kleine Teile dieses feinporigen Körpers aus dem Trägergerüst lösen können.In a preferred embodiment of the invention, in the cold Paths made of metal fibers. pressed carrier before sintering to form a fine-pored Carrier for the active masses entered metal powder or powdered metal oxides. With the invention, this registered fine-pored body made of metal powders engages or subsequently reduced metal oxide directly into the fibers of the support structure and is welded to it. It is therefore also with such an electrode according to the invention, a displacement of the fine-pored body within the framework and thus a subsequent change in the electrical conductivity in the electrode plate completely excluded. The same is true of the fine-pored body inside the framework held in such a way that there is no longer any need to fear that there will be even small ones Can detach parts of this fine-pored body from the support structure.

Um ein gleichmäßiges Verteilen eines feinporigen Körpers im Inneren des Fasergerüstes sicherzustellen und gleichzeitig die Körnchen des feinporigen Körpers in guten Eingriff mit der Aufrauhung des Fasergerüstes zu bringen. können zweckmäßig die Metalloxyde in Form einer Suspension mit einer leicht verdampfenden Flüssigkeit eingebracht werden. Den einzutragenden Metallpulvern oder Metalloxyden können sauerstoffabgebende Mittel, beispielsweise 1 bis 30% Kaliumpermanganat, beigemischt werden.An even distribution of a fine-pored body inside ensure the fiber structure and at the same time the granules of the fine-pored Bring body into good engagement with the roughening of the fiber structure. can expediently the metal oxides in the form of a suspension with an easily evaporating Liquid can be introduced. The metal powders or metal oxides to be entered Oxygen-releasing agents, for example 1 to 30% potassium permanganate, can be added will.

Die aus Eisen bestehenden Metallfasern können auch vor und gegebenenfalls nach dem Versintern galvanisch mit ZTicli:el oder Cadmium überzogen werden.The metal fibers consisting of iron can also be used before and if necessary galvanically coated with ZTicli: el or cadmium after sintering.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung erhält die Trägerplatte beim Sintern in der Mitte durch Einlegen einer nicht mit dem Fasermaterial und gegebenenfalls dem eingetragenen Metallpulver oder Metalloxyd viersinternden Platte einen Hohlraum, der mit aktiver Masse in lockerer oder fester Form gefüllt wird. Diese Ausführungsform der Erfindung ist dadurch möglich, daß der nach der Erfindung hergestellte Träger für die aktive Elektrodensubstanz eine so hohe Stabilität aufweist, daß auch bei einer hohlen Ausgestaltung keinerlei Gefahr besteht, daß sich Teile des porösen Körpers oder aktiven Substanz aus dem Fasergerüst lösen können. Durch die hohle Ausgestaltung des Trägers bzw. den mit aktiver Elektrodensubstanz angefüllten Hohlraum im Inneren der Elektrode wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß sich nicht nur die Elektrodensubstanz ständig vom Inneren der Elektrode her ergänzen und erneuern kann, sondern darüber hinaus beim Aufladen des Akkumulators zunächst diejenigen Teile der Elektrode aufgeladen werden, die den geringsten inneren Widerstand aufweisen. Nach dem Aufladen dieser Teile der Elektrode geht dann. die Aufladewirkung auf die im Hohlraum gelagerte Elektrodensubstanz über, wenn sich in den mit dem Trägergerüst durchsetzten Teilen der Elektrode mit geringem innerem Widerstand die Polarisationsspannung ausgebildet hat. Es wird bei einer solchen Elektrode nach der Erfindung weiterhin erreicht, daß die beim Überladen eines Akkumulators eintretende Gasbildung nicht so schnell eintreten kann, weil nämlich in dem mit aktiver Elektrodensubstanz gefüllten Hohlraum eine große Ladekapazität vorhanden ist, die sich auf Grund des hohen inneren Widerstandes nur langsam auflädt. Sollte es aber trotzdem beim Laden des Akkumulator: zu einer Gasbildung kommen, so ist die im Hohlraum der Elektrode gespeicherte aktive Substanz in der Lage, die Gase zu absorbieren und aus dem für die Tätigkeit der Elektrode wichtigen Teil mit geringem innerem Widerstand abzuziehen.In an expedient embodiment of the invention, the carrier plate is given when sintering in the middle by inserting a not with the fiber material and possibly the entered metal powder or metal oxide four-sintering plate a cavity, which is filled with active material in loose or solid form. This embodiment the invention is possible in that the carrier produced according to the invention has such a high stability for the active electrode substance that even with a hollow design there is no risk of parts of the porous Body or active substance can detach from the fiber structure. Through the hollow Design of the carrier or the cavity filled with active electrode substance inside the electrode, the main advantage is achieved that not only the electrode substance constantly replenish and renew from the inside of the electrode can, but also first those when charging the battery Parts of the electrode are charged that have the lowest internal resistance. After charging these parts the electrode then goes off. the charging effect on the Electrode substance stored in the cavity when it is in the with the support frame parts of the electrode with low internal resistance interspersed the polarization voltage has trained. It is also used in such an electrode according to the invention achieves that the gas formation which occurs when an accumulator is overcharged does not occur can occur so quickly, because namely in the one filled with active electrode substance The cavity has a large loading capacity, which is due to the high interior Resistance is charging slowly. However, if the battery is charging: If gas is formed, then the one stored in the cavity of the electrode is active Substance able to absorb the gases and leave for the activity of the Remove the important part of the electrode with little internal resistance.

Die Herstellung einer Elektrode mit Hohlraum kann auch in der Weise erfolgen, daß die Trägerplatten in Form zweier Halbplatten mit Mulden auf der Innenseite gesintert, diese Mulden mit aktiver Masse in lockerer oder fester Form gefüllt, die beiden Halbplatten zusammengelegt und mittels eines Rahmens miteinander verbunden werden.The manufacture of an electrode with a cavity can also be carried out in the manner take place that the carrier plates in the form of two half-plates with troughs on the inside sintered, these hollows filled with active material in loose or solid form, the two half-panels put together and connected to one another by means of a frame will.

In der -Zeichnung sind einige Ausführungsformen von gemäß der Erfindung hergestellten Elektrodenplatten sowie die Oberflächengestaltung der nach der Erfindung behandelten Metallfasern beispielshalber dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Oberflächengestaltung der Metallfasern nach Reduktion von Metalloxyden, Fig.2 die Ansicht einer gesinterten Elektrodenplatte, Fig.3 einen Querschnitt zu Fig.2 in Richtung III-III, Fig. 4 die Ansicht einer hohlgesinterten Platte. Fig. 5 ein Querschnitt zu Fig. 4 in Richtung V-V, Fig.6 die Ansicht einer Elektrodenplatte mit muldenförmigen Aushöhlungen, Fig.7 den Querschnitt zu Fig.6 in Richtung VII-VII, Fig. 8 einen Querschnitt durch mehrere mit Scheidern versehene Platten mit umgebogener Anschlußfahne.In the drawing are some embodiments of according to the invention produced electrode plates and the surface design of the invention treated metal fibers shown by way of example. It shows Fig. 1 the surface design of the metal fibers after reduction of metal oxides, Fig. 2 is a view of a sintered Electrode plate, FIG. 3 shows a cross section to FIG. 2 in the direction III-III, FIG. 4 the View of a hollow sintered plate. FIG. 5 shows a cross section to FIG. 4 in the direction V-V, Fig. 6 the view of an electrode plate with trough-shaped cavities, Fig. 7 the cross-section to FIG. 6 in the direction VII-VII, FIG. 8 shows a cross-section through several Plates provided with separators with bent connecting lugs.

Ausgangsprodukt zur Herstellung von gesinterten Elektroden gemäß der Erfindung sind sehr feine Drähte, Späne od. dgl. möglichst unbegrenzter bzw. sehr großer Längen, die nicht eine glatte, sondern eine rauhe Oberfläche aufweisen. Am geeignetsten und billigsten hierfür sind beispielsweise die durch Drehen mit Diamant hergestellten Späne wie Eisen-.Nickel-Späne od.dgl. Die Späne können aber auch auf jede andere geeignete Art und Weise erzeugt werden, so z. B. durch Ziehen, Pressen, Spritzen od. dgl. Maßgebend ist in jedem Fall, daß eine gewisse Anfang' srauhigkeit vorhanden ist, weil dies für die weitere Behandlung der Späne gemäß der Erfindung von Bedeutung ist und zur Erzielung einer großen Oberflächenkapazität beiträgt. Solche rauhe und dünne Metallfäden werden zweckmäßig unter Einwirkung von reinem Sauerstoff oder Luftsauerstoff gegebenenfalls unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme so lange oberflächig oxydiert, bis sich an den Oberflächen Oxydschichten gebildet haben. Diese Oxydschichten können auch auf andere Art erzeugt werden, z. B. durch naßchemische Behandlung in Säuren oder sonstigen Flüssigkeiten mit anschließender Trocknung in Durchgangsströmungen oder ähnlicher Art. Durch Glühen im Wasserstoffstrom werden die auf den Oberflächen erteilten Oxyde zu reinen Metallen reduziert und bleiben dann als höckrige Gebilde auf der Oberfläche zurück und vergrößern dadurch die Oberfläche. Je nach Einwirkungszeit zur Bildung von Oxyden mit anschließender Reduzierung können die Fadenstärke und die Beschaffenheit der Oberfläche beeinflußt werden, so daß unter Umständen Stärken bis 0,001 mm erreicht werden können.Starting product for the production of sintered electrodes according to the Invention are very fine wires, chips or the like. As unlimited or very much as possible of great lengths that have a rough surface rather than a smooth surface. At the the most suitable and cheapest for this are, for example, those made by turning with diamond produced chips such as iron. Nickel chips or the like. The chips can also be on in any other suitable manner, e.g. B. by pulling, pressing, Spraying or the like. It is essential in each case that a certain initial roughness is present because this is necessary for the further treatment of the chips according to the invention is important and contributes to the achievement of a large surface capacity. Such rough and thin metal threads are expediently under the action of pure Oxygen or atmospheric oxygen, optionally with the simultaneous action of Heat oxidizes the surface until layers of oxide form on the surface to have. These oxide layers can also be produced in other ways, e.g. B. by Wet chemical treatment in acids or other liquids with subsequent Drying in through-flow or the like. By annealing In the hydrogen stream, the oxides released on the surfaces become pure metals reduced and then remain as bumpy structures on the surface and enlarge thereby the surface. Depending on the exposure time to the formation of oxides with subsequent Reduction can affect the thread size and the texture of the surface so that thicknesses of up to 0.001 mm can be achieved under certain circumstances.

Solche hügelige und rauhe Metallfäden werden schichtenförmig übereinander und nebeneinander zu einem stärkeren Fließ vereinigt und der Form der fertigen Elektrodenplatten entsprechend kalt zu einem Brikett vorgepreßt. Die noch verhältnismäßig großen Poren des Spänebriketts werden, wenn erwünscht, dann mit Metalloxyden ausgefüllt, was am vorteilhaftesten dadurch geschieht, daß man das Spänebrikett mit einer Suspension der entsprechenden Metalloxyde, z. B. Nickeloxyd, Eisenoxyd. Kupferoxyd usw., in einer flüchtigen Stoffe wie Alkohol, Äther, Benzin, Spiritus usw. enthaltenden Flüssigkeit imprägniert.Such hilly and rough metal threads are layered on top of each other and united side by side to form a stronger flow and the shape of the finished electrode plates accordingly cold pre-pressed to a briquette. The relatively large pores of the chip briquette are then filled with metal oxides, if desired, what most advantageously done by the fact that the chip briquette with a suspension the corresponding metal oxides, e.g. B. nickel oxide, iron oxide. Copper oxide, etc., in a liquid containing volatile substances such as alcohol, ether, gasoline, spirit, etc. impregnated.

Das Ausfüllen der Poren kann auch auf jede andere geeignete Art erfolgen, so beispielsweise durch Einpressen, Einsaugen unter Vakuum, durch Vibration od. dgl., wobei auch flüchtige Stoffe wie Paraffin oder Salze wie Natriumchlorid beigegeben werden können, die unter Umständen nach dem Glühen durch Herausschwemmen oder Herauslösen entfernt werden. Auch können den Substanzen noch Sauerstoff abgebende Mittel beigemengt werden, wie z. B. 1 bis 3 % Kaliumpermanganat oder ähnliche, die eine schnellere Oxydation und Sinterung bewirken. Beim Aufheizen wird der Sauerstoff in den Spänebriketts frei und erzeugt durch eine teilweise Verbrennung des Metalls gewissermaßen von innen heraus eine jähe Temperaturerhöhung, die die Oxydation und die Sinterung beschleunigen. Es wird hierdurch eine wesentlich kürzere Heizzeit erreicht.The pores can also be filled in any other suitable way, for example by pressing in, sucking in under vacuum, by vibration or. Like., Volatile substances such as paraffin or salts such as sodium chloride being added which may be washed out or loosened after glowing removed. Oxygen-releasing agents can also be added to the substances become, such as B. 1 to 3% potassium permanganate or the like, which is faster Cause oxidation and sintering. When heated, the oxygen in the chip briquettes free and produced by a partial combustion of the metal, so to speak of a sudden increase in temperature inside, which accelerates the oxidation and sintering. This results in a significantly shorter heating time.

Auch können reine Metallpulver mit zackiger Oberflächenform zum Imprägnieren verwendet werden. Solche vorbereitete Spänebriketts werden dann unter Formplatten gelegt und unter Einwirkung von Druck und Wärme in schützender oder reduzierender Atmosphäre (Wasserstoff) zu Elektrodenplatten zusammengesintert. In verhältnismäßig kurzer Zeit lassen sich auf diese Weise aus billigen und jederzeit erhältlichen Werkstoffen hochwertige Sinterplatten herstellen, deren Besonderheit darin liegt, daß sie besonders leicht sind und an Festigkeit und Kapazität die bisher bekannten Elektroden bei weitem übertreffen. Die Verankerung der Fäden ineinander und die Verschweißung der Körner gegeneinander ergeben außerdem eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit.Pure metal powder with a jagged surface shape can also be used for impregnation be used. Such prepared chip briquettes are then placed under mold plates placed and under the action of pressure and heat in protective or reducing Atmosphere (hydrogen) sintered together to form electrode plates. In proportion short time can be made in this way from cheap and readily available To produce high-quality sintered plates, the specialty of which is that they that they are particularly light and the strength and capacity previously known Electrodes by far outperform. The anchoring of the threads in each other and the Welding the grains to one another also results in a very good electrical Conductivity.

In Fig. 1 sind die ursprünglichen Metallfäden a, b und c zu sehen, die nach der ersten reduzierenden Behandlung eine zackige Oberflächenstruktur erhielten. In den Zwischenräumen zwischen diesen Metallfäden, a, b und c befinden sich die reduzierten Metallkörnchen d und d1 z. B. aus Eisen. Diese reduzierten Metallkörnchen sind aus den entsprechenden Metalloxyden, z. B. Eisenoxyd (Fe, 03}, erzeugt, die durch Pressen aneinander und an den Fäden a, b und c zu liegen kommen und verschweißen. Während des Sinterns in reduzierender Atmosphäre unter gleichbleibenden oder auch steigenden Drücken werden die Metallteile derart fest gegeneinandergepreßt, daß diese sich ineinander verhaken und durch Diffusion miteinander verschweißen. Die Metallfäden ca, b und c berühren sich an den Knotenpunkten e und verschweißen dort miteinander und ergeben dadurch die gewünschte und gute mechanische Festigkeit, verbunden mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit.In Fig. 1 the original metal threads a, b and c can be seen, which received a jagged surface structure after the first reducing treatment. In the spaces between these metal threads, a, b and c are the reduced metal grains d and d1 z. B. made of iron. These reduced metal granules are selected from the corresponding metal oxides, e.g. B. iron oxide (Fe, 03}, which come to rest and weld by pressing against each other and on the threads a, b and c. During sintering in a reducing atmosphere under constant or increasing pressures, the metal parts are pressed against each other so firmly that the metal threads ca, b and c touch one another at the nodes e and weld to one another there and thereby result in the desired and good mechanical strength, combined with good electrical conductivity.

Das Sintern unter Druck eHolgt .zweckmäR:iS zwischen Metallformen aus Spezialgußeisen, weil sich diese während der Erhitzung nicht verziehen und auch die Wärme gut leiten, so daß mit schnellen Abkühlungszeiten gerechnet werden kann.Sintering under pressure is more practical: between metal molds made of special cast iron, because they do not warp during heating and also conduct the heat well, so that rapid cooling times can be expected.

Positive und auch negative Elektrodenplatten können gemäß der Erfindung hergestellt werden, wobei die konstruktive Gestaltung der Platten in jeder gewünschten Form erfolgen kann, so z. B. viereckig, rund gewickelt, zylindrisch, säulenförmig od. dgl. Auch kann die Sinterung zu Hohlplatten erfolgen oder auch mit muldenförmigen Vertiefungen, in denen gegebenenfalls aktive Masse mit Metallen od. dgl. untergebracht werden sollen. Die Stromzuführung oder Alleitung erfolgt zweckmäßig durch gesinterte Fahnen, deren Festigkeit so groß sein soll, daß sie leichte Bearbeitbarkeit wie z. B. Biegen, Schweißen, Bohren od. dgl. zulassen, ohne dabei an Festigkeit zu verlieren. Die Stärke der Fahne wird zweckmäßig ebenso stark wie der Rand und die Rillen der Sinterplatte gewählt.Positive and negative electrode plates can according to the invention can be manufactured, with the structural design of the panels in any desired Form can be done, so z. B. square, wound round, cylindrical, columnar od. The like. Sintering can also take place to form hollow sheets or with trough-shaped sheets Wells in which, if necessary, active material with metals or the like. Housed should be. The power supply or single line is expediently through sintered Flags whose strength should be so great that they can be easily machined like z. B. bending, welding, drilling od. Like. Allow without losing strength. The strength of the flag is expediently just as strong as the edge and the grooves of the Sinter plate chosen.

In einer praktischen Form einer Elektrodenplatte kann beispielsweise diejenige gewählt werden, wie sie Fig.2 in Ansicht wiedergibt und deren Querschnitt in Fig. 3 gezeigt ist. Die Gesamtstärke dieser Elektrodenplatte möge im Fertigzustand 3 mm betragen und die sonstigen Abmessungen etwa die Größenverhältnisse einer gewöhnlichen Fahrzeugstarterbatterie aufweisen; das sind etwa 130 - 140 mm. Für die Herstellung einer solchen Platte sind nur 25 bis 30 g Metallfädengespinst aus Eisen erforderlich, und nach erfolgter Bildung feiner Poren beträgt das Fertiggewicht etwa 40 g, wogegen bisher bei reinen Metallpulverplatten das 6- bis 8fache an Material benötigt wurde. Die Fahne f, die zur Stromzuführung oder Ableitung dient, soll aus herstellungsmäßigen Gründen die gleiche Stärke haben wie der Rand g und die Rillen da, d. h. etwa 1 mm. Die Rillen dienen zur Erhöhung der Festigkeit und zur Einlagerung der Scheider, z. B. solcher aus Glas, Kunststoff, wie Mischpolymerisaten aus Vinylchlorid und Acrylsäureestern, Polystyrol od. dgl. Das Gewicht einer Eisen-Nickel-Akkumulatorenzelle obiger Abmessungen ist etwa 70 g, wobei die Eisenplatte 30 g und die Nickelplatte etwa 40 g beträgt. Die Nickelelektrodenplatte wird durch galvanische Auftragung von Nickel auf Eisen erzeugt. Die Einbringung der aktiven Massen kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Das Gewicht einer Nickel-Cadmium-Zelle ist etwas höher und liegt etwa bei 80 g, da die Cadmiumplatte etwa 10 g Cadmium haben muß. Die Auftragung des reinen Cadmiums erfolgt galvanisch auf eine vernickelte Eisenelektrodenplatte.In a practical form of an electrode plate, for example, that can be selected as shown in a view in FIG. 2 and the cross section of which is shown in FIG. The total thickness of this electrode plate should be 3 mm in the finished state and the other dimensions should have approximately the proportions of a normal vehicle starter battery; that is about 130 - 140 mm. For the production of such a plate only 25 to 30 g spun metal thread made of iron are required, and after the formation of fine pores the finished weight is about 40 g, whereas up to now 6 to 8 times as much material was required for pure metal powder plates. The flag f, which is used for power supply or discharge, should for manufacturing reasons have the same thickness as the edge g and the grooves da, ie about 1 mm. The grooves are used to increase the strength and to store the separators, e.g. B. those made of glass, plastic, such as copolymers of vinyl chloride and acrylic acid esters, polystyrene od. The nickel electrode plate is created by electroplating nickel on iron. The active masses can be introduced in a manner known per se. The weight of a nickel-cadmium cell is somewhat higher and is around 80 g, since the cadmium plate must have around 10 g of cadmium. The pure cadmium is applied galvanically to a nickel-plated iron electrode plate.

Für die Unterbringung aktiver Massen in Form von Gemischen in lockerer Art dienen auch hohlgesinterte Platten gemäß Fig. 4, die die Ansicht darstellt und deren Einlagerung in Fig.5, dem Querschnitt zu Fig. 4, ersichtlich ist. Die Herstellung solcher Platten geschieht wie folgt: Zwei gleichschwere Metallspänebriketts werden auf ein gegen Metallangriff abisoliertes Blech gepreßt und unter Druck in entsprechender Atmosphäre zusammengesintert. Nach der Versinterung wird das Blech herausgezogen, und es entsteht ein Hohlraum, der je nach Verwendungsart der Platten mit entsprechenden aktiven Substanzen gefüllt werden kann. Mit h ist diese aktive Substanz bezeichnet und mit l das V erschlußstück, das z. B. mit der Elektrodenplatte i verschweißt, vernietet, verschraubt od. dgl. sein kann.For the accommodation of active masses in the form of mixtures in loose Type also serve hollow sintered plates according to FIG. 4, which shows the view and their inclusion in FIG. 5, the cross section of FIG. 4, can be seen. The production Such plates happens as follows: Two metal chip briquettes of equal weight are made pressed onto a sheet metal stripped against metal attack and under pressure in the appropriate Atmosphere sintered together. After sintering, the sheet is pulled out, and a cavity is created, which, depending on the type of use of the panels, with appropriate active substances can be filled. This active substance is denoted by h and with l the closure piece that z. B. welded to the electrode plate i, riveted, screwed or the like.

Das Sintern der Elektrodenplatten nach der Erfindung kann auch muldenförmig geschehen, wie dies in Fig. 6 in der Ansicht bzw. F ig. 7 im Querschnitt dargestellt ist. Die Elektrodenplatten in und za mit großer Oberfläche sind getrennt jeweils aus Metallspänenbriketts hergestellt und mit den entsprechenden aktiven Massen o1 und o, versehen. Das Abschließen der beiden Platten gegeneinander kann beispielsweise durch einen Blechrand t erfolgen oder durch Verschweißen, Verschrauben, Vernieten od. dgl.The sintering of the electrode plates according to the invention can also be trough-shaped happen, as shown in Fig. 6 in the view or F ig. 7 shown in cross section is. The large surface area electrode plates in and za are separate, respectively made of metal chip briquettes and with the corresponding active masses o1 and o, provided. The closure of the two plates against each other can, for example be done by a sheet metal edge t or by welding, screwing, riveting or the like

Die Festigkeit der Fahnen zur Stromzuführung oder Ableitung soll so hoch sein, daß man diese auch durch entsprechende Biegung zu einem überall gleichmäßig anliegenden 1Ietallstück formen kann, wie dies bei Fig.8 ersichtlich ist. Das Zusammenhalten der einzelnen Fahnen kann durch Verschrauben, Verschweißen od. dgl. erfolgen. In dieser Darstellung der Fig.8 sind die Elektrodenplatten mit ql, qs, q3, q4 und q; bezeichnet. Zwischen diesen Elektrodenplatten liegen die Scheider r1, r., r3 und r4. Durch die Schraube s werden die Fahnenflächen gegeneinandergepreßt und haben dadurch einen sehr guten Kontakt. Diese Gestaltung ist zur weiteren Gewichtsersparnis vorgesehen.The strength of the lugs for power supply or discharge should be so high that they can also be formed into a metal piece that lies uniformly everywhere by appropriate bending, as can be seen in FIG. The individual flags can be held together by screwing, welding or the like. In this representation of FIG. 8, the electrode plates are labeled ql, qs, q3, q4 and q; designated. Separators r1, r., R3 and r4 are located between these electrode plates. The flag surfaces are pressed against each other by the screw s and thus have very good contact. This design is intended to further reduce weight.

Ganz besondere Bedeutung erlangt das gemäß der Erfindung hergestellte Fadenmaterial für die galvanische Behandlung. Schon in kalt gepreßtem Zustand besitzt das zusammenhängende Gemengsel des Spänebriketts eine gute elektrische Leitfähigkeit. Durch die Großmaschigkeit des Gespinstes kommt der Elektrolyt überall zur Wirkung, so daß die Fäden gleichmäßig und gut mit metallischen -Niederschlägen versehen werden können. Die schon vorher rauh und zackig gestaltete Oberfläche bleibt auch nach der galvanischen Behandlung voll und ganz erhalten. Die Rauhigkeit kann sogar veränderlich gestaltet werden, wie z. B. durch Änderung der Stromdichte, der Baddichte, der Entfernung der Elektroden vom Gut usw. Durch das anschließende Sintern unter Druck und in schützender Atmosphäre wird einerseits eine Diffusion des Niederschlages in die Metallfäden erreicht, andererseits aber auch eine Diffusionsverschweißung des Niederschlages gegeneinander, wobei die zackigen Körper ineinandergepreßt werden und damit auch eine mechanische Verankerung bewirken. Auch solche galvanisch behandelten Platten oder Briketts können mit Metalloxyden oder Metallen imprägniert werden.That which is produced according to the invention is of particular importance Thread material for galvanic treatment. Already has in cold-pressed condition the coherent mixture of chip briquettes has good electrical conductivity. Due to the large mesh of the web, the electrolyte is effective everywhere, so that the threads are evenly and well provided with metallic precipitates can. The previously rough and jagged surface remains the galvanic treatment fully preserved. The roughness can even be changeable be designed such. B. by changing the current density, the bath density, the distance of the electrodes from the goods, etc. By the subsequent sintering under pressure and in a protective manner On the one hand, the atmosphere becomes a diffusion of the precipitate into the metal threads reached, but on the other hand also a diffusion welding of the precipitate against each other, with the jagged bodies being pressed into one another and thus also cause mechanical anchoring. Also such electroplated plates or briquettes can be impregnated with metal oxides or metals.

Alle von Sammlerplatten zu erwartenden Eigenschaften sind durch diese Erfindung gewährleistet. Porenzahl. Größe und Beschaffenheit der Oberfläche sind maßgebend für die Aufnahme der aktiven Masse und damit auch maßgebend für die Kapazität des Sammlers. Die gemäß der Erfindung hergestellten Elektrodenplatten ermöglichen die Verwendung billiger und heimischer Werkstoffe. Die zackige Oberflächenstruktur verhindert ein Herausfallen der aktiven Substanz. Die Elektrodenplatten können in an sich bekannter Weise aktiviert werden, z. B. durch Tränken mit den entsprechenden Salzen und anschließendem Ausfällen, Polarisieren, Glühen u. dgl. In wirtschaftlicher Hinsicht bedeutet die Herstellung der Elektrodenplatten nach der Erfindung eine außerordentlich große Metalleinsparung bei gleichzeitiger Gewichtsverminderung des Akkumulators.All the properties to be expected from collector plates are due to this Invention guaranteed. Pore number. The size and texture of the surface are decisive for the absorption of the active mass and thus also decisive for the capacity of the collector. The electrode plates produced according to the invention allow the use of cheap and local materials. The jagged surface structure prevents the active substance from falling out. The electrode plates can be in are activated in a known manner, for. B. by soaking with the appropriate Salting and subsequent precipitation, polarization, annealing and the like Regarding the manufacture of the electrode plates according to the invention means one extraordinarily large metal savings with simultaneous weight reduction of the Accumulator.

Claims

CLAIMS: 1. Method of making carriers for the active ones Masses of the electrodes of electrical collectors with alkaline electrolyte by pressing and sintering together of metal wool, characterized in that by cutting Deformation generated, already superficially rough and jagged metal fibers, -wires or chips are oxidized on their entire surfaces to such an extent that a metallic fiber core of about 1 / 1,000 mm thickness is still retained, then the oxidized fibers are reduced and, after being pressed together, sintered together in the form of electrodes will.

2. The method according to claim 1, characterized in that to form finer Pores in the carrier in the cold-pressed carrier from metal fibers before Sintering metal powder or powdery metal oxides are entered.

3. Procedure according to claim 2, characterized in that the metal oxides are in the form of a suspension be introduced with an easily evaporating liquid.

4. Procedure according to Claim 1 to 3, characterized in that the metal powders or Metal oxides oxygen-releasing agents, for example 1 to 3% potassium permanganate, be added.

5. The method according to claim 1 to -1, characterized in, that the metal fibers made of iron before and, if necessary, after sintering electroplated with nickel or cadmium.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the carrier plate is in the middle during sintering by inserting a not with the fiber material and possibly the entered Metal powder or metal oxide four-sintering plate receives a cavity and this Cavity is filled with active mass in loose or solid form.

7. Procedure according to claim 1 to 6, characterized in that the carrier plates are in the form of two Half plates with hollows sintered on the inside, these hollows with active), let filled in loose or solid form, the two Hall) plates put together and be connected to each other by means of a frame. Considered publications: German Patent No. 555 015; German patent applications V 3544 IV a / 21 b (published March 12, 1953), A14377 IV a / 21b (published January 22 1953); British Patent No. 653 235.