Исследование возникновения и роста дендритов через сепараторы и влияние их на основные параметры аккумуляторов. Формы существования водорода в электродах. Процесс запуска теплового разгона в щелочных аккумуляторах. Методы борьбы с образованием дендритов.
Аннотация к работе
На потерю емкости аккумуляторов в процессе их эксплуатации оказывают влияние и другие процессы накопления такие как: накопление дендритов в сепараторах, накопление водорода в электродах и т.д. Для достижения поставленной цели требовалось изучить:-причины и условия, при которых НК аккумуляторы идут на тепловой разгон; Доказано, что процесс накопления водорода в электродах и процесс накопления дендритов в сепараторах постепенно подводят аккумулятор к тепловому разгону. Предложены возможные конструктивные изменения в аккумуляторах, исключающие возможность возникновения теплового разгона, а также режимы заряда переменным асимметричным током, препятствующие накоплению водорода в пластинах НК аккумуляторов и процессу дендритообразования на кадмиевом электроде и тем самым исключающие причины возникновения теплового разгона. На защиту выносятся: - результаты измерения основных параметров различных типов НК аккумуляторов в процессе их теплового разгона, определение типов щелочных аккумуляторов склонных к тепловому разгону, а также результаты качественного, и количественного анализа парогазовой смеси, выделяющейся при тепловом разгоне;Из 640 выполненных зарядно-разрядных циклов для каждого типа аккумуляторов, ТР наблюдался только в двух случаях для аккумуляторов НКБН-25-У3, в двух случаях для НКБН-40-У3 и по одному случаю для аккумуляторов 2НКБ-32 и 2НКБ-15. После ТР ток в аккумуляторе может стать или очень маленьким, это можно объяснить резким возрастанием внутреннего сопротивления аккумулятора вследствие выкипания электролита и образования газовых пробок между электродами, или очень большим, вследствие закорачивания электродов в местах сильного прогорания сепараторов рис.1. аккумулятор сепаратор щелочный дендрит Единственным объяснением может быть, только предположение, что тепловой разгон связан с протеканием мощной электрохимической реакции, идущей при более низкой разности потенциалов электродов, чем реакция заряда аккумуляторов. На основании проведенных экспериментальных исследований установлено, что тепловой разгон довольно редкое явление в герметичных НК аккумуляторах, так как из 320 выполненных зарядно-разрядных циклов для каждого типа аккумуляторов при больших напряжениях заряда, тепловой разгон наблюдался только в двух случаях для аккумуляторов НКГ-50СА, и по одному случаю для аккумуляторов НКГ-100СА, НКГК-33СА, НКГ-8К. Разложение каждого электрода происходило в среднем: для кадмиевого электрода за 7 дней, а для оксидно-никелевого за 13 дней, по 11 часов в сутки (для аккумуляторов с металлокерамическими оксидно-никелевыми электродами) и за 7 дней для обоих электродов для аккумуляторов с прессованными, намазными и ламельными электродами.1) В результате циклирования не герметичных и герметичных НК аккумуляторов с металлокерамическими, намазными, прессованными и ламельными электродами установлено: - тепловой разгон является редким явлением, вероятность его появления увеличивается как с ростом срока эксплуатации батарей, так и с увеличением напряжения заряда аккумуляторов, кроме того, он может возникать неоднократно и спонтанно в течение одного цикла заряда; в результате теплового разгона из НК аккумуляторов выделяется большое количество парогазовой смеси, количество пара в ней определяется количеством электролита в аккумуляторе; оставшийся газ на 85-95 % состоит из водорода, на 4-14 % из кислорода и менее 1 % прочих газов. 2) термическим разложением электродов различных типов (керамических, ламельных и т.д.) с длительным сроком эксплуатации, показано, что в них еще до теплового разгона присутствует очень большое количество водорода, который накапливается в этих электродах в процессе их эксплуатации, причем газовая смесь, выделяющаяся в результате термического разложения кадмиевого и оксидно-никелевого электродов, состоит, в среднем, на 99 % из водорода, на 0,7% из кислорода и на 0,3 % из прочих газов; 7) электрохимическим и химическим травлением никелевых матриц оксидно-никелевых электродов аккумуляторов НКБН-25-У3 показано, что он состоит из двух фаз - металлического никеля и металлогидрида никеля, находящихся примерно в равных весовых долях, таким образом, показано, что водород накапливается в матрице оксидно-никелевого электрода в виде гидрида; 11) разработаны практические рекомендации, касающиеся как конструктивных изменений в аккумуляторах (металлизация электродов, использование металлизированных промежуточных сепараторов и т.д.), так и режимов эксплуатации аккумуляторов (применение переменного асимметричного тока в процессе эксплуатации аккумуляторов и т.д.), позволяющие элиминировать тепловой разгон, на основании данных рекомендаций предложены режимы заряда аккумуляторов марок 20НКБН-25-У3 и 3ШНКП-10М-0,5 переменным асимметричным током для ОАО «Аэрофлот-Дон», ОАО «Ростовуголь», ЗАО УК «Гуковуголь».
План
Содержание обзора распределено по разделам следующим образом.