ВОЛЫНСКИЙ ВЯЧЕСЛАВ ВИТАЛИЕВИЧ

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ получения и переработки

электродных материалов

для никель-кадмиевых аккумуляторов

Специальность 02.00.05 — Электрохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Саратов 2007

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет

им. Н.Г.Чернышевского» и в ОАО « Завод автономных источников тока»

Научный консультант: доктор химических наук, профессор

Казаринов Иван Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Каменев Юрий Борисович

доктор технических наук, профессор

Сербиновский Михаил Юрьевич

доктор технических наук, профессор

Шпак Игорь Евгеньевич

Ведущая организация: ОАО «НИАИ «ИСТОЧНИК» (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится 2 ноября 2007 г. в ___ часов на заседании диссертационного совета Д.212.242.09 при ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» по адресу: 413100, г. Энгельс, Саратовской области, пл. Свободы, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» (410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77).

Автореферат разослан ___ сентября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета В. В. Ефанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы рынок вторичных источников тока для портативной техники претерпел значительные изменения. Стремительный рост объемов продаж мобильных телекоммуникационных устройств подталкивает производителей аккумуляторов к улучшению их эксплуатационных свойств. В условиях жесткой конкуренции увеличение удельных характеристик источников тока становится основополагающей концепцией, следуя которой, производитель захватывает наибольший сегмент рынка портативного оборудования.

Рынок промышленных источников тока (для железной дороги, напольного электротранспорта, речных и морских судов, городского наземного и подземного электротранспорта) менее динамичен. Дорогостоящие новые электрохимические системы в этой сфере пока остаются невостребованными. Рассматривая достоинства и недостатки известных электрохимических систем, потребитель в первую очередь останавливает свой выбор на дешевых, надежных и безопасных источниках тока, соответствующих техническим требованиям в течение максимально возможного периода времени.

К числу наиболее применяемых вторичных источников тока промышленного назначения относятся щелочные никель-кадмиевые аккумуляторы (НКА). В настоящее время по сочетанию эксплуатационных свойств, к которым относятся работоспособность при отрицательных температурах, минимальные затраты при обслуживании, устойчивость к перезарядам, высокая удельная мощность, низкая стоимость и большой ресурс, НКА по-прежнему остаются непревзойденными.

Наблюдаемый в последнее время рост объемов производства промышленных НКА стимулирует исследования, целью которых является повышение эффективности использования электродных материалов, в том числе и за счет их вторичной переработки. Для достижения качественно нового уровня технико-экономических показателей НКА особую значимость и актуальность имеют работы по созданию современных технологий и высокопроизводительного оборудования, позволяющих получать электродные материалы с заданными физико-химическими свойствами.

В целом при промышленном выпуске химических источников тока различных электрохимических систем существуют общие проблемы, связанные с экологичностью их изготовления, доступностью сырья и комплектующих, себестоимостью изделия. Во многом являются универсальными и технические решения, реализованные в составе комплексов оборудования для производства активных масс, сборки аккумуляторов, формировки и т. д. Таким образом, решение задач по совершенствованию технологии получения электродных материалов для НКА неразрывно связано с обеспечением динамичного развития наиболее перспективной отрасли современной техники – отечественной электрохимической энергетики.

Целью работы является повышение эксплуатационных характеристик никель-кадмиевых аккумуляторов путем создания новых технологий получения и переработки электродных материалов с привлечением современных достижений в области автоматизации технологических процессов.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

- Исследование влияния условий получения гидроксида никеля (II) на его электрохимические и физико-химические свойства. Оптимизация условий осаждения гидроксида никеля (II).

- Разработка технологии получения гидроксида никеля (II), обеспечивающей физико-химическую однородность условий его кристаллизации. Оценка необходимого уровня точности дозирования реагентов при осаждении гидроксида никеля (II). Создание автоматизированной системы управления процессом осаждения гидроксида никеля (II).

- Совершенствование технологического процесса отмывки гидроксида никеля от сульфат-ионов. Механизация процесса изготовления активных масс.

- Совершенствование технологии изготовления никелированных войлочных материалов химической металлизацией без применения палладия. Исследование влияния сернокислого аммония на процесс химического никелирования войлочных материалов. Установление закономерностей между физико-механическими и электрохимическими характеристиками оксидноникелевых электродов на металловойлочной основе.

- Разработка способов активации оксидноникелевого электрода на металловойлочной основе. Исследование влияния добавок кобальта (II) и цинка (II) на работу металловойлочного оксидноникелевого электрода. Изучение электрохимического поведения металловойлочных оксидноникелевых электродов со «сферическим» гидроксидом никеля (II), активированным добавкой кобальта (II) и цинка (II).

- Исследование процесса дистилляции кадмия на лабораторной печи периодического типа. Создание промышленного оборудования для переработки кадмийсодержащих отходов производства никель-кадмиевых аккумуляторов дистилляционным методом.

- Разработка гидрометаллургического способа утилизации ламельных оксидноникелевых электродов. Создание комплекса оборудования для промышленной переработки никельсодержащих отходов и возврата вторичного сырья в основное производство.