Новые технологии получения и переработки электронных материалов для никель-кадмиевых аккумуляторов - Автореферат

Научная новизна: - Разработан новый способ получения гидроксида никеля (II) с высокой электрохимической активностью для активной массы никель-кадмиевого аккумулятора путем осаждения гидроксида никеля (II) из раствора соли никеля раствором щелочи с добавкой углекислого натрия. Создана пилотная автоматизированная установка получения гидроксида никеля (II), с помощью которой оптимизированы условия осаждения и изучено влияние избыточной концентрации натриевой щелочи на физико-химические и электрохимические свойства гидроксида никеля (II). Установлено, что обеспечение избытка натриевой щелочи в интервале 1,71-3,3 г/л при осаждении гидроксида никеля (II) исключает присутствие в составе Ni(OH)2 основных солей никеля, не участвующих в токообразующих процессах на оксидноникелевом электроде, и позволяет повысить электрохимические характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов типа KL250Р. Разработаны алгоритм автоматизированного управления процессом осаждения гидроксида никеля (II) и комплекс технологического оборудования, которые позволили обеспечить физико-химическую однородность условий протекания реакции осаждения гидроксида никеля (II) и проводить отмывку Ni(OH)2 от сульфат-ионов, минуя этап предварительной агломерации кристаллов гидроксида никеля (II) посредством высушивания. Практическая ценность: - Разработанная и внедренная в производство автоматизированная установка для осаждения гидроксида никеля (II) позволила направленно улучшить физико-механические и электрохимические свойства гидроксида никеля (II), повысить разрядные характеристики никель-кадмиевых аккумуляторов KL250Р.Во введении дано обоснование актуальности темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость работы.В первой главе представлен анализ литературных источников по современному состоянию теории электрохимических процессов, протекающих на электродах никель-кадмиевого аккумулятора (НКА), уровню технологии электродных материалов для производства НКА. Системный анализ существующих способов получения Ni(OH)2, который позволил выявить наиболее энерго-и трудоемкие технологические операции, назначение которых состоит в отделении анионов NO , SO , Cl-от гидроксида никеля (II). Изучение кристаллической структуры и фазовых превращений гидроксидов никеля при заряде и разряде оксидноникелевого электрода (ОНЭ) показало, что электрохимические характеристики ОНЭ во многом определяются структурой кристаллической решетки гидроксида никеля и его фазовым составом.Согласно технологической документации (ТД) ОАО «Завод АИТ», осаждение гидроксида никеля (II) проводят в реакторе непрерывного действия из раствора соли никеля раствором натриевой щелочи с добавкой углекислого натрия. С увеличением количества растворов и времени проведения осаждения, помимо колебания концентраций растворов, происходит изменение уровня растворов в резервуарах и это может влиять на неравномерность подачи, особенно при изношенности дозирующего элемента. При избытке сульфата никеля отмывка Ni(OH)2 от сульфат-ионов осложнена по причине образования в нейтральных и слабокислых средах труднорастворимых основных солей, содержащих анион соли никеля. Для этого измеряют давление воздуха над раствором, давление раствора в нижней части резервуара (нижний уровень) и давление в растворе в верхней части резервуара (верхний уровень). и непрерывно определяют высоту столба раствора в резервуаре: ,(3) где - разность давления раствора на нижнем уровне и давления воздуха в резервуаре.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. При измерении электропроводности заготовок, полученных с добавкой и без добавки сернокислого аммония в составе раствора химического никелирования, экспериментально было зафиксировано увеличение удельного сопротивления металловойлочных, основ изготовленных по первому варианту (табл. В ходе проведения работ по изучению характеристик аккумуляторов с металловойлочными ОНЭ была отмечена определенная зависимость увеличения веса МВЭ после заполнения активным материалом порового пространства металловойлочного электрода (эффективность заполнения) от массы заготовки после гальванического никелирования. 8, 9) по зависимости эффективности заполнения порового пространства основ активным материалом от массы никелевого покрытия показала, что для производства НКА с металловойлочными ОНЭ высокой емкости необходимо изготавливать основы массой 10,6?13,3 г (габариты заготовки 136?71 мм, для аккумулятора типа НКБН-25), что соответствует толщине никелевого покрытия от 5,85 до 7,54 мкм. Из результатов циклирования НКА в габаритах НКБН-25 с металловойлочными ОНЭ следует, что по степени положительного влияния на ресурс долговечности аккумуляторов способы активирования гидроксида никеля (II) кобальтом можно расположить в ряд: раствор COSO4 (1700 циклов)?COMET (600 циклов)?CO(OH)2

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ