Щелочные аккумуляторы

Раскрыт подход к выбору критерия завершения заряда формировочных циклов никель-кадмиевых аккумуляторов. Представлены результаты формирования физических моделей аккумуляторов с использованием выбранного критерия. Проведённые исследования показывают эффективность длительных, до стабилизации напряжения, зарядов при формировании ёмкости НК-аккумуляторов, что выражается в значительном сокращении числа заряд-разрядных циклов формирования и улучшении их разрядных характеристик.

Экспериментально показано, что вероятность теплового разгона в никель-кадмиевых аккумуляторах с металлокерамическими оксидноникелевыми электродами (ОНЭ) выше, чем в аккумуляторах с прессованными и намазными ОНЭ. Кроме того, показано, что вероятность теплового разгона уменьшается с уменьшением емкости аккумуляторов.

Исследована электрохимическая активность анодов на основе никелевой сетки для электролиза воды. Активация анодов проводилась тремя способами: 1) химическим покрытием серосодержащими соединениями никеля и железа; 2) погружением в раствор Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ (до рН=3); 3) погружением в раствор Na₂S + H₂SO₄ (до рН=3). В качестве электролита при испытании электродов использовали водный раствор 6М КОН. Плотность тока варьировали в диапазоне от 1 до 600 мА/см² при температуре 20, 50 и 70°С.

Методом вольтамперометрии в гальваностатическом режиме исследована электрохимическая активность катодов с Ptи Pt-Pdэлектрокатализаторами. Определены зависимости перенапряжения процесса выделения водорода от логарифма плотности тока и от времени испытания катода с Pt-Pd-электрокатализатором. Показано, что в реакции выделения водорода в 30%-ном растворе КОН при 90°С электрохимическая активность катода с Pt-Pd-электрокатализатором в два раза больше, чем с Pt-электрокатализатором.

Представлены сравнительные результаты испытаний герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей на сохранность ёмкости при длительном хранении после заряда постоянным и асимметричным токами. Заряд асимметричным током проводился ускоренно, при среднем значении зарядного тока 0.8С_НОМ. Заряд постоянным током проводился при значении зарядного тока 0.1С_Н0М согласно техническим условиям. При ускоренном заряде асимметричным током испытанные батареи удовлетворяют техническим условиям в отношении сохранности ёмкости при длительном хранении.

В статье представлены результаты исследований надёжности герметичных никель-кадмиевых аккумуляторных батарей при ускоренном заряде асимметричным током. В соответствии с положениями теории надёжности обработаны экспериментальные данные испытания на наработку ресурса в режиме циклирования аккумуляторных батарей 10НКГЦ-1,8–1, 10НКГЦ-3,5–1, 10НКМГ-3, 10НКМГ-4.

Проведено сравнение влияния параметров асимметричного тока на продолжительность процесса формирования никелькадмиевых аккумуляторов. По совокупности полученных результатов формирования аккумуляторов НКМ-22 с тонкими прессованными кадмиевыми и металлокерамическими оксидноникелевыми электродами установлена перспективность применения асимметричного тока с параметрами, выбранными в ходе предшествующих экспериментов и примененными в данной работе.

Исследована работа проточного двухкамерного электрохимического реактора для электросинтеза Ni(OH)2. Показано, что основным параметром режима является относительный ток - отношение тока I к теоретическому эквивалентному току I*, при котором в реакторе полностью расходуются исходные реагенты. Режим I/I* ≅ 1 разграничивает две области (I < I* и I > I*) со скачкообразно и симбатно изменяющимися физико-химическими и электрохимическими свойствами Ni(OH)2.

Представлены результаты формирования никель-кадмиевых аккумуляторов асимметричным током по режиму, предусматривающему проведение длительного заряда первого цикла до прекращения роста напряжения на аккумуляторе. Подтверждена возможность использования напряжения на аккумуляторе в качестве критерия окончания заряда. Проведенные исследования показывают эффективность режима с применением выбранного критерия, что выражается в значительном сокращении числа зарядно-разрядных циклов формирования при сохранении заданных эксплуатационных характеристик.

В работе представлены оптимизированные методики изготовления композитных материалов и их модифицирования, позволяющие получить высокоэффективные электро катализаторы для низкотемпературных электролизеров с щелочным электролитом. Приведены результаты исследований новых материалов физико-химическими методами.