Delist.ru

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

Автор: Волынский Вячеслав Виталиевич

3 Введение щелочи Гранулирование на сите

4 Полное смешение компонентов Анализ анодной массы

5 Ручная выгрузка из смесителя -

6 Перемещение -

7 Первое вальцевание -

8 Перемещение -

9 Гранулирование на сите -

10 Перемещение -

11 Второе вальцевание -

12 Перемещение -

13 Гранулирование на сите -

14 Проведение 2-го анализа анодной массы -

В результате проведенных работ был полностью устранен перерасход активной массы, который составлял 1,4 % от объема выпуска. Таким образом, только в 2001 году производство дополнительно получило 1551,2 кг активной массы на сумму 234530 рублей. Применение нового оборудования и технологического процесса позволило увеличить коэффициент выхода продукта с 0,986 до 0,993, что привело к экономии 987 кг продукта стоимостью 141460 рублей. Экономический эффект от сокращения трудовых затрат и ликвидации 12 рабочих мест составил 105916 рублей в год. В 22-50 раз удалось сократить содержание никеля (II) в воздухе рабочей зоны. Количество анализов активной массы сократилось с 2439 до 930 в год. Общий экономический эффект от реализации нового технологического процесса на программу 2001 года в 34,6 млн. А·ч составил 517448 рублей.

В целом использование представленных результатов работы в аккумуляторной промышленности позволяет изготавливать активную массу для оксидноникелевых электродов щелочных никель-кадмиевых аккумуляторов с высокими электрохимическими характеристиками.

Глава 3. Разработка технологии изготовления оксидноникелевых

электродов на металловойлочной основе

В настоящее время выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью никель-кадмиевые аккумуляторы с электродами прессованной и металлокерамической конструкций имеют невысокие удельные параметры (30-40 Вт?ч/кг) и ресурс 350-550 циклов. Поэтому исследования ведущих фирм-производителей никель-кадмиевых батарей направлены на увеличение плотности энергии источников тока этого типа, снижение их стоимости и увеличение ресурса. В этом плане особенно широкое развитие получили работы по созданию НКА с высокоэнергоемкими намазными электродами на металловойлочной основе. Использование этих материалов позволяет сократить расход дорогостоящего металлического никеля в 3-6 раз по сравнению с расходом его в металлокерамических электродах. По простоте и технологичности изготовление металловойлочных электродов (МВЭ) приближается к технологиям производства ламельных и прессованных электродов.

Никель-кадмиевые аккумуляторы с МВЭ имеют уникальное сочетание высокого ресурса (до 10000 циклов полного разряда) и большой скорости разряда (до 15 Сном). Высокая пористость – около 90 % – металловойлочной подложки позволяет уменьшить при равной емкости объем аккумулятора примерно на 20 %, а массу – на 25 % по сравнению с ламельными и спеченными пластинами. Отсутствие графита в составе активной массы аккумулятора с МВЭ позволяет отказаться от периодической смены электролита, необходимость которой связана с накоплением карбонатов. Металловойлочная подложка очень упруга и хорошо противостоит объемным изменениям активного материала при циклировании аккумуляторов. Высокие мощностные характеристики НКА обеспечены развитой поверхностью применяемых материалов. В объеме электрода 1 см3 содержится 300 м проводящего волокна.

В НИИХИТ (г. Саратов) разработана методика изготовления металловойлочных электродов на основе нетканого полотна из ионообменных щелочестойких волокон, исключающая при металлизации использование драгоценных металлов и отличающаяся высокой воспроизводимостью и простотой.

Изготовление МВЭ с применением модифицированного полипропилена может быть представлено следующей схемой:

- получение никелевой солевой формы модифицированного полипропилена;

- частичное или полное восстановление ионов никеля до металла в массе и на поверхности волокон;

- химическое никелирование волокон (слой никеля толщиной 0,5 мкм);

- гальваническое никелирование волокон (наращивание слоя никеля до толщины 5 мкм).

Технология процесса осаждения никелевого покрытия химическим восстановлением уже давно разработана и представлена во многих литературных источниках. В состав раствора химического никелирования должны входить:

- раствор соли никеля (в работе использован NiSO4);

- восстановитель (Na2H2PO2);

- буферная добавка ((NH4)2SO4);

- комплексообразователь (NH4OH).

Используемый раствор химического никелирования не содержит каких-либо дорогостоящих или дефицитных компонентов.

Исследование влияния сернокислого аммония на процесс химического никелирования войлочных материалов

??????????

????????????

??????????

????????

????????????????????

4бавки в составе раствора химического никелирования играет сернокислый аммоний. Относительно механизма воздействия буферных добавок на скорость процесса существует предположение, что они способствуют ускорению реакции разложения гипофосфита, выделению водорода и повышению эффективности процесса осаждения никеля. Однако выбранный для проведения химического никелирования раствор содержит в своем составе такие компоненты как аммиак и сернокислый никель, взаимодействие которых друг с другом в присутствии гипофосфита натрия приводит к образованию достаточного количества (NH4)2SO4. Более того, согласно литературным данным, скорость процесса химического никелирования при увеличении концентрации буферирующей добавки имеет свой максимум и поэтому завышенное содержание (NH4)2SO4 в рабочем растворе нежелательно.

При измерении электропроводности заготовок, полученных с добавкой и без добавки сернокислого аммония в раствор химического никелирования, экспериментально было зафиксировано увеличение удельного сопротивления металловойлочных, основ изготовленных по первому варианту (табл. 7).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что электропроводность изготовленных в новом составе раствора химического никелирования образцов выше, чем электропроводность заготовок, изготовленных по старой рецептуре.

Таблица 7

загрузка...