Никель-кадмиевые аккумуляторы с электродами на основе графитированного волокна

• Автор: Чернышов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Современный уровень технологий производства никелькадмиевых аккумуляторов с электродами волокновой структуры

1.1.1. Типы конструкций и сферы применения

1.1.2. Технологии изготовления материалов для волокновых электродов.

1.1.3. Способы заполнения основ волокновой структуры активным материалом

1.2. Современные представления о процессах на оксидноникелевом электроде

1.2.1. Электронная структура гидроксида никеля

1.2.2. Влияние кобальта на структурнохимические свойства гидроксокомплсксов никеля

1.2.3. Варианты и способы введения кобальтсодержащих соединений.

1.2.4. Некоторые аспекты теорий пассивации и активации оксидноникелевого электрода цинком II.
1.3. Экологические проблемы производства оксидноникелевых электродов и возможные пути их решения
ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ВОЛОКНОВОЙ СТРУКТУРЫ
2.1. Методика эксперимента
2.1.1. Методика химического никелирования основ волокновой структуры
2.1.2. Методика анализа металлопокрытия.
2.1.3. Методика определения влияния толщины никелевого покрытия на эффективность заполнения волокновых основ оксидноникелевых электродов активным материалом
2.1.4. Методика расчета коэффициентов линейной регрессии
2.2. Анализ процесса формирования качественного металлопокрытия на графитированной волокновой основе
2.3. Взаимосвязь между физикомеханическими и электрическими характеристиками
волокновых электродов.
ГЛАВА 3. ВОЛОКНОВЫЕ ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ И АККУМУЛЯТОРЫ НА ИХ ОСНОВЕ.
3.1. Методика эксперимента
3.1.1. Методика изготовления оксидноникелевых электродов на графитироваиной волокновой основе.
3.1.2. Методика введения добавки Ъ И в оксидноникелевый электрод графитированной волокновой структуры.
3.1.3. Методика определения концентрации щелочи КОН
3.1.4. Методика определения вязкости растворов Ыа КМЦ
3.1.5. Методика электрохимических измерений
3.1.6. Физикохимические методы анализа
3.1.7. Методика испытания электродов.
3.1.8. Методика изготовления опытных образцов никелькадмиевых аккумуляторов с электродами на графитированной волокновой основе
3.1.9. Методика исследования электрических характеристик никелькадмиевых аккумуляторов с электродами на графитированной волокновой основе
3.2. Оксидноникелевые электроды графитированной волокновой структуры, активированные кобальтом II.
3.3. Механизм совместного действия добавок Ъ II и Со и разработка комбинированного способа активации волокнового оксидноникелевого электрода.
3.4. Влияние добавок Со II и 2п II и способа их введения в активную массу на электрические характеристики оксидноникелевых электродов графитированной волокновой структуры
3.5. Влияние способа активирования оксидноикслевого электрода на электрические
характеристики аккумуляторов.
ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ОКСИДНОНИКЕЛЕВЫХ ЭЛЕКТРОДОВ НА ВОЛОКНОВОЙ ОСНОВЕ
4.1. Маршрутная карта производства волокновых оксидноникелевых электродов с учетом возможных выбросов в окружающую среду
4.2. Использование отработанных оксидноникелевых электродов в качестве растворимых анодов при электрохимическом получении никелевой фольги.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Установлены электрохимические характеристики волокновых ОНЭ во взаимосвязи с их физикомеханическими свойствами при различных режимах изготовления, эксплуатации и процессов циклирования электродов. Обоснован принцип выбора активирующих добавок и способ их введения в состав волокнового ОНЭ. Предложен механизм активирующего действия добавок кобальта II и цинка II в активную массу волокновых электродов. Дано теоретическое обоснование улучшения электрохимических характеристик электродов, изготовленных по пастовой технологии, в соответствии с моделью работы композитного электрода. Практическая ценность работы. Продолжительный срок службы делает аккумуляторы, изготовленные но предлагаемой технологии, конкурентоспособными на мировом рынке. Развитые в работе представления о механизме активации ОНЭ различными соединениями позволили сбалансировать состав активной массы волокновых ОНЭ и обеспечить стабильно высокие удельные характеристики НКА на протяжении циклов испытания на ресурс долговечности продолжаются. Новое поколение практически безуходных отечественных НКА с удельной энергией до Втчкг, удельной мощностью до 0 Вткг и сроком службы не менее лет, при наработке циклов, по классификации Международной Электротехнической Комиссии МЭК может быть отнесено к источникам тока стартерного назначения типа И. Публикации. По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы 3 наименования. Общий объем диссертации 7 страниц машинописного текста. Содержит рисунков и таблицы. Краткое содержание работы. Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, и формулируются цели и задачи исследования. В первой главе проведен обзор литературных данных современного уровня технологий производства НКА с ОВС. Рассмотрены существующие типы конструкций и сферы применения источников тока с ОВС, технологии изготовления металловойлочных электродов и способы их заполнения активным материалом. Глава содержит анализ информации о механизмах действия соединений Со и 2п, введенных в состав активной массы ОНЭ. Представлены современные материалы по теории работы ОНЭ. Отражены экологические проблемы производства традиционных ОНЭ и электродов с ОВС. Во второй главе исследованы электрохимические и физикомеханическис закономерности формирования ОНЭ волокновой структуры. Третья глава посвящена разработке волокновых гидроксидноникелевых электродов и аккумуляторов на их основе. Рассматриваются различные варианты активации ОНЭ волокновой конструкции соединениями кобальта II и цинка II. Предлагаются и экспериментально обосновываются механизмы их действий. В четвертой главе проработаны экологические аспекты производства НКА с волоки овыми ОНЭ. ГЛАВА 1. В настоящее время выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью никелькадмиевые аккумуляторы с электродами прессованной и металлокерамической конструкций имеют невысокие удельные параметры Втчкг и ресурс циклов. Поэтому исследования ведущих фирмпроизводителей никелькадмиевых батарей направлены на увеличение плотности энергии источников тока этого типа, снижение их стоимости и увеличение ресурса долговечности. В этом плане особенно широкое развитие получили работы по созданию НКА с высокоэнергоемкими намазиыми электродами волокновой структуры 1. Общепризнанным лидером в производстве металловойлочных электродов и щелочных батарей на их основе является фирма Норреске Германия. Совместно с автомобильными компаниями западной Германии ими начато серийное производство НКА с основами волокновой структуры ОВС как в герметичном, так и в вентилируемом исполнении. Широкая номенклатура выпускаемых аккумуляторов позволяет охватить практически все возможные сферы применения щелочных источников тока , . Си. В связи с ужесточением требований экологического характера и принятием в Калифорнии США закона об обязательном 2 ном выпуске экологически чистых автомобилей, усилился интерес к разработке тяговых аккумуляторов .