Никель-кадмиевые аккумуляторы

В никель-кадмиевых аккумуляторах (НКА) реализуется следующая токообразующая реакция:

image002

Электродвижущая сила аккумулятора зависит от уровня заряженности и составляет при полной заряженности 1,28 В, а для разряженного НКА имеет значение 1,19 В.

В процессе заряда НКА (до исчерпания разряженной активной массы) не происходит выделение водорода на отрицательном электроде. Этот факт, обусловленный высоким перенапряжением реакции разряда воды на металлическом кадмии, является определяющим для создания полностью герметичного НКА. Негерметичные НКА выпускаются в двух конструктивных исполнениях: ламельном и металлокерамическом.

Положительный электрод ламельной конструкции выполняется аналогично электроду для НЖА. Активная масса отрицательного ламельного электрода НКА состоит из смеси оксида кадмия и используется для повышения коэффициента использования восстановленной искусственной окиси железа. Массовое отношение кадмия к железу составляет для некоторых типов НКА 2,7 : 1, а в основном – 1:1. Для стабилизации поверхности электрода в массу добавляют 3,5-4,5 % солярового масла. Никель-кадмиевые аккумуляторы ламельной конструкции при удельной энергии 15–20 Вт-ч/кг имеют срок службы 1000 циклов и не могут быть использованы для рассматриваемых задач ввиду низкого значения удельной мощности, составляющей 5-10 Вт/кг, что совершенно неприемлемо. Большего интереса заслуживают НКА с безламельными электродами. Отрицательный электрод может быть прессованного, вальцованного или намазного типа без металлокерамической основы. Однако наиболее распространены конструкции безламельных НКА с металлокерамическими электродами. Отрицательный металлокерамический электрод изготовляется пропиткой пористой никелевой основы солями хлористого и частично азотнокислого кадмия. После процедуры кристаллизации солей в порах следуют операции защелачивания (для перевода солей хлористого и азотнокислого кадмия в гидрооксид кадмия), отмывки и сушки. Металлокерамическая основа изготовляется аналогично таковой для окисно-никелевого электрода (ОНЭ) металлокерамической конструкции.

Безламельные НКА негерметичного типа, используемые как стартёрные, имеют удельную энергию 20-25 Вт ч/кг, удельную мощность до 100 Вт/кг и срок службы до 2000 циклов.

С точки зрения удобства эксплуатации целесообразно иметь безуходные батареи, не требующие операций корректировки электролита. Свинцово-кислотный аккумулятор, в принципе, можно сделать безуходным, ввиду того что кислота обратимо абсорбирует ограниченное количество углекислого газа. При эксплуатации щелочных батарей имеет место накопление карбонатов в электролите и уменьшение концентрации щёлочи в соответствии с реакцией

image004

В связи с этим эксплуатация щелочных негерметичных батарей требует корректировки или замены электролита, что делает чрезвычайно актуальной задачу герметизации НКА. Никель-кадмиевая электрохимическая система допускает, как указывалось выше, полную герметизацию.

Принцип герметизации НКА основывается на реализации замкнутого кислородного цикла который состоит в поглощении на отрицательном электроде кислорода, выделяющегося на ОНЭ; при этом предотвращается выделение водорода на кадмиевом электроде.

В герметичных аккумуляторах ёмкостью свыше 100 Ач, которые представляют интерес для использования в ТБЭ, применяются электроды металлокерамической конструкции обоих знаков. Кроме металлокерамического исполнения отрицательный электрод герметичного НКА может быть прессованного, вальцованного или намазного типа без металлокерамической основы. Достоинством таких электродов является высокая удельная ёмкость (до 0,8 А ч/см3), однако малая скорость поглощения кислорода не позволяет использовать их в аккумуляторах больших номиналов без тщательного контроля состояния каждого аккумулятора.

В России выпускаются два типа герметичных НКА: аккумулятор типа НКГ-110СА с удельной энергией 27 Втч/кг и 80 Вт-ч/дм3 сроком службы 1000 циклов и аккумулятор типа НКГ-160 с удельной энергией 25 Втч/кг и 65,2 Вт ч/дм3 со сроком службы 300 циклов.

Реально не существует конструктивных и технологических способов для поднятия удельной энергии НКА выше 30 Вт-ч/кг, сохраняя при этом высокую удельную мощность. Удельная цена НКА в семь-восемь раз выше, чем СКА, при сроке службы, большем только в три раза. Всё это не позволяет рассматривать никель-кадмиевую батарею как перспективную в электромобиле массового использования.

 

Проверено корректором: 
yes

Комментарии

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd>
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.

Подробнее о форматировании

CAPTCHA
This question is for testing whether you are a human visitor and to prevent automated spam submissions.
Image CAPTCHA
Enter the characters shown in the image.