Формирование и восстановление емкости никель-кадмиевых аккумуляторов и батарей

• Автор: Матекин, Сергей Семенович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Вопросы интенсификации формирования и восстановления емкости никелькадмиевых аккумуляторов
1.2 Способы и устройства ускоренного формирования и восстановления емкости щелочных аккумуляторных батарей
1.3 Факторы, ограничивающие интенсификацию электрохимических процессов в никелькадмиевых аккумуляторах асимметричным током

1.4 Формирование фазового состава активной массы оксидноникелевого электрода

1.5 Электрохимические процессы, происходящие в МК ОНЭ при поляризации асимметричным током
1.6 Восстановление аккумуляторов после режима длительного хранения и после потери емкости в процессе эксплуатации

1.7 Цели и задачи исследования

2 ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА ПО ГЛУБИНЕ ПОРЫ ОКСИДНОНИКЕЛЕВОГО ЭЛЕКТРОДА НА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРИ ПОЛЯРИЗАЦИИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ЕМКОСТИ НИКЕЛЬКАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
3.1 Задачи и методика исследований
3.2 Исследование ускоренного формирования на физических моделях никелькадмиевых аккумуляторов с тонкими металло
керамическими оксидноникелевыми электродами
3.3 Формирование пленочных аккумуляторов НКПлГЦ0,5 с тонкими прессованными электродами
3.4 Исследование ускоренного формирования никелькадмиевых аккумуляторов НКМ с МК ОНЭ
4 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЕМКОСТИ НИКЕЛЬКАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
4.1 Восстановления емкости никелькадмиевых
аккумуляторных батарей НК5
4.2 Исследование восстановления емкости герметичных аккумуляторных батарей 1ОНКГЦ1,8
5 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЗАРЯДРАЗРЯДНАЯ СТАНЦИЯ
САЗР4,500УХЛ2 ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕМКОСТИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ
6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЯ СТАНЦИИ САЗР4,500УХЛ42
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Настоящая работа явилась продолжением работ, проводимых ЮРГТУ (НПИ) под руководством заслуженного деятеля науки и техники РФ, доктора технических наук, профессора Ф. И. Кукоза и доктора технических наук, профессора Ю. Д. Кудрявцева. Она выполнена по заданию Всероссийского электровозостроительного проектноконструкторского научно-исследовательского института (ВЭлНИИ), ЗАО «НИИХИТ-2» в исследовательском подразделении «ВЭлНИИ» и на кафедре ТЭП ЮРГТУ (НПИ). Я хочу выразить благодарность за ценное руководство и советы профессору, д. Ф.И. Кукозу, доценту, к. Г.П. Сметанкину; за критические замечания профессору, д. Ю.Д. Кудрявцеву, доценту, к. Н.И. Ялюшеву; за поддержку и ценные советы профессору, д. В.А. Таранушичу, заведующему кафедрой ТЭП, д. В.Н. Селиванову, к. A.C. Бурдюгову и коллективу ОВИП «ВЭлНИИ». Гидроксид никеля получают путем осаждения из растворов солей никеля. Его осаждение проходит через промежуточную стадию образования основных солей переменного состава. Этот состав зависит от природы солей и осадителей, соотношения соли и осадителя, концентрации, температуры и порядка смешения исходных растворов, продолжительности старения осадков. Сочетание вышеуказанных факторов и определяет способ получения гидроксида никеля. Металлокерамические (МК) электроды состоят из металлокерамической основы, в порах которой находится активная масса. Полученную основу поочередно пропитывают концентрированным раствором нитрата или сульфата никеля и нагретым до 6СН-°С раствором щелочи, которая вызывает осаждение оксидов и гидроксидов никеля. Пластины тщательно отмывают от нитрат- и сульфат-ионов в конденсате или деминерализованной воде. После этого пластины сушат при температуре -И °С. Затем пластины формируют путем двух трехкратных заряд-разрядных циклов в растворе КОН плотностью 1,-ИЛ 1 г/см3. Применяется также электрохимический метод пропитки, в котором электрод подвергается катодной обработке в растворе нитрата никеля [2]. Этот метод получил название в литературе как «Кандлер-лроцесс». Суть этого метода заключается в том, что при катодной поляризации в приэлектродной области повышается pH раствора за счет электролиза воды и происходит образование гидроксида в порах МК основы. Существенным недостатком этого метода является неравномерное распределение гидроксида по объему электрода. В Новочеркасске Кукоз Ф. И. с сотрудниками разработал способ, позволяющий применить катодную поляризацию в растворе сульфата никеля. Для этого в пористую основу жидкостной обработкой в растворах сульфата никеля и щелочи за 2+3 цикла вводили гидроксид никеля, а затем окисляли его химически или электрохимически до высших оксидов, служащих деполяризаторами в процессе катодной пропитки в растворе сульфата никеля [3]. Осаждение гидроксида никеля проходит через промежуточную стадию образования основных солей. Гидрат закиси никеля можно получать путем окисления никелевой основы МК ОНЭ. Применение переменного тока позволяет интенсифицировать пропитку [4]. После формирования активной массы производится технологическая операция вырубки электродов и их сборки в корпус аккумулятора. После сборки аккумулятора необходимо провести нескольких заряд-разрядных циклов для того, чтобы возможно полнее перевести электродную массу в активное состояние и сформировать необходимую структуру. Этот процесс длителен и энергоёмок. Например, на процесс формирования необходимой емкости и фазовой структуры аккумуляторов НКМ- уходит около месяца. Собственно, разработка способа, позволяющего сократить время и энергозатраты, при проведении данного технологического процесса, и является одной из задач, решаемой в данной работе. В процессе формирования МК ОНЭ очень важно удалить остатки иона Ы Наличие нитратов в электролите способствует усилению саморазряда электродов. При цитировании ион >Ю3'восстанавливается до аммиака и уходит в атмосферу. Емкость отрицательного кадмиевого электрода формируется довольно быстро - за два-три цикла, тогда как для формирования емкости положительного ОНЭ необходимо проводить до десяти-двенадцати циклов заряда разряда. Таким образом, при формировании никель-кадмиевого аккумулятора МК ОНЭ лимитирует отдаваемую емкость.