Delist.ru

Новые технологии получения и переработки электродных материалов для никель-кадмиевых аккумуляторов (18.09.2007)

Автор: Волынский Вячеслав Виталиевич

а) б)

Рис. 5. Результаты термографических исследований и ИК-спектры образцов Ni(OH)2:

вариант 1 (NaOH 0,10?1,70 г/л), вариант 2 (NaOH 1,71?3,30 г/л),

вариант 3 (NaOH 3,1?4,90 г/л);

а) ДТА; б) ИК-спектры в областях валентных колебаний ОН-

Полученные результаты подтверждаются данными рентгенофазового анализа. На рис. 6 приведены рефлексы (001) рентгеновских дифрактограмм для исследуемых образцов. Более узкий и резкий характер рефлекса у образца третьего варианта свидетельствует о его лучшей окристаллизованности и упорядоченности кристаллической решетки. Рассчитанные по результатам рентгенофазового анализа параметры кристаллической решетки образцов Ni(OH)2 составили: для образца первого варианта: а=3,117 ? и с=4,68 ?, для образца второго варианта а=3,113 ? и с=4,69 ?, для образца третьего варианта а=3,120 ? и с=4,66 ?. Полученные данные свидетельствуют о более плотной упаковке основных слоев структуры гидроксида никеля (II) в образце третьего варианта.

По результатам седиментационного анализа была проведена оценка фракционного состава образцов Ni(OH)2. Осаждение в слабощелочной среде привело к образованию в образце первого варианта монодисперсной системы с максимумом размера частиц в области 50 мкм; образец второго варианта бидисперсен с максимумами в областях 52 и 100 мкм, а образец третьего варианта полидисперсен в области от 75 до 150 мкм.

Рис. 6. Рефлексы (001) рентгеновских дифрактограмм образцов Ni(OH)2, синтезированных при различных избытках щелочи:

вариант 1 - 0,10?1,70 г/л;

вариант 2 - 1,71?3,30 г/л;

вариант 3 - 3,31?4,90 г/л

Обобщая полученные результаты физико-химических исследований, можно сделать вывод о том, что с увеличением избытка NaOH от 0,1 до 4,9 г/л при осаждении Ni(OH)2 из раствора сернокислого никеля щелочно-содовым раствором происходит образование более крупных, хорошо окристаллизованного частиц Ni(OH)2, обладающих большей термической стойкостью. Показано, что межслоевая вода и вода гидроксильных групп прочнее удерживаются в кристаллической решетке образца, полученного при более высоком избытке NaOH. Образующуюся фазу при осаждении Ni(OH)2 в исследуемых условиях можно классифицировать как ?-Ni(OH)2.

(высокий расход конденсата) и размоле. Положительный и отрицательный электроды использовались ламельной конструкции, счет пластин в блоке 12 «+»/11 «-» электродов. В качестве электролита использовали водный раствор KOH плотностью 1,19/1,21 г/см3 с добавкой 10 г/л LiOH.

После проведения формировки оба варианта аккумуляторов были подготовлены и испытаны на соответствие ТУ 3482-006-05758523-97. Аккумуляторы контрольного и опытного вариантов КL250Р полностью соответствовали требованиям ТУ 3482-006-05758523-97 (табл. 2).

Таблица 2

Результаты испытаний аккумуляторов KL250P на соответствие

требованиям ТУ 3482-006-05758523-97

Испытания Емкость, А?ч Требования ТУ

контрольные опытные

1 2 3 Сред. 1 2 3 Сред.

Определение номинальной емкости tэл=(20±2)°С 282,5 288,0 282,5 284,3±2,4 287,5 285,0 289,0 287,1±1,4 ? 250

Определение емкости при заряде при постоянном напряжении tэл=(20±2)°С 259,5 260,0 260,5 266,5±0,3 284,0 288,0 283,0 285,0±2,0 ? 250

Определение емкости при заряде при постоянном напряжении 1,5 В, tэл=(40±2)°С 169,2 169,0 170,1 169,2±0,5 199,0 200,0 195,0 198,0±2,0 ? 120

Определение емкости при заряде при постоянном напряжении 1,6 В, tэл= -(20±2)°С 204,0 204,2 204,1 204,1±0,1 214,0 215,0 216,0 215,0±0,7 ? 125

Определение емкости при заряде при постоянном напряжении 1,6 В, tэл= -(40±2)°С 111,3 112,0 111,5 111,6±0,3 118,0 119,0 123,0 120,0±2,0 ? 75

Определение ресурса (приведена емкость на 1000 цикле наработки) 173 175 169 174,3±3,4 172 179 175 175,3±4,0 ?150

При этом опытный вариант показал на всех испытаниях более высокие характеристики по сравнению с контрольным: снятие номинальной емкости током 50 А – на 0,9 % (2,8 А?ч), разряд при постоянном напряжении и температуре + 20°С – на 9,6 % (25 А?ч), разряд током 120 А при температуре + 40°С – на 17,0 % (28,8 А?ч), разряд током 50 А при температуре - 20° С – на 5,3 % (10,5 А?ч), разряд током 50 А при температуре - 40°С – на 7,5 % (8,4 А?ч).

Результаты изучения взаимосвязи физико-химических и электрохимических свойств гидроксида никеля (II) послужили основанием для изменения в технологической документации диапазона избыточной щелочности (0,1?1,7 г/л) на более оптимальный (1,7?3,3 г/л) и проведения производственных испытаний. На ОАО «Завод АИТ» было проведено осаждение 92 партий Ni(OH)2 c избытком NaOH – 1,71?3,3 г/л. Из них для осаждения 46 партий Ni(OH)2 использовали NiSO4?7H2O производства «КМЭЗ» (г. Кыштым, Россия), соответствующего требованиям ГОСТ 4465-74, а для остальных 46 партий Ni(OH)2 использовали NiSO4?7H2O производства «OMG HARJAVALTA NICKEL OY» (Финляндия). Значение избытка NaOH в ходе осаждения Ni(OH)2 было увеличено путем уменьшения подачи раствора NiSO4.

При проведении производственной проверки было выявлено увеличение веса партии Ni(OH)2: для Ni(OH)2 из отечественного NiSO4?7H2O в среднем на 4,5 %, для Ni(OH)2 из финского NiSO4?7H2O в среднем на 7,7 % (табл. 3). Одновременно с этим произошло ожидаемое сокращение процентного содержания сульфат-иона и увеличение содержания никеля (II) в партиях Ni(OH)2 (табл. 4, 5).

Таблица 3

Сравнительные физико-химические и электрохимические характеристики

производственных партий образцов Ni(OH)2

Вариант Производитель

NiSO4?7H2O Количество партий, шт. Средний вес

партии, кг Средняя емкость анодных масс на 1-м цикле, А?ч

минимум максимум

Производственный

(NaOH 0,1/1,7 г/л) Россия 114 145,9±1,2 1,28±0,005 1,40±0,006

Финляндия 43 147,6±1,5 1,26±0,007 1,40±0,005

Опытный

загрузка...