Никель-металлогидридные аккумуляторы и батареи

Материалы о физике / Конструктивное исполнение электродов в первичных химических источниках тока / Никель-металлогидридные аккумуляторы и батареи

Конструктивные исполнения НМ-аккумуляторов очень сходны с конструкциями НК-аккумуляторов. Это связано с тем, что в этих аккумуляторах развиваются близкие по значению давления газов внутри корпуса, используются близкий по составу щелочной электролит и одинаковые конструкции положительного оксидно-никелевого электрода.

НМ-аккумуляторы выпускаются различных конструкций и емкостей - от дисковых, которые имеют емкость в несколько мА ч, до мощных призматических емкостью до 250 А ч.

Дисковые НМ-аккумуляторы имеют буртиковую и безбуртиковую конструкции корпуса, аналогичные НК-аккумуляторам (см. разд.4.3). Безбуртиковая конструкция корпуса позволяет получить на 20-30% выше емкость аккумулятора при сохранении габаритных размеров за счет большого внутреннего объема аккумулятора. В последнее время появились дисковые аккумуляторы овальной формы, которая позволяет в ряде случаев при изготовлении батарей призматической формы эффективнее использовать заданный объем. Дисковые аккумуляторы состоят из одной или двух пар положительных и отрицательных электродов.

Наибольшее распространение среди НМ-аккумуляторов нашли аккумуляторы цилиндрической формы. Положительный и отрицательный электроды, разделенные сепаратором, скручены в виде рулона, который вставлен в корпус и закрыт герметизирующей крышкой с прокладкой (рис.4.5.1). Крышка имеет предохранительный клапан, срабатывающий при давлении 2-4 МПа в случае неправильной эксплуатации аккумулятора. Малогабаритные цилиндрические аккумуляторы небольшой мощности выпускаются и с ламельной конструкцией электродов.

В призматических НМ-аккумуляторах (рис.4.5.2) положительные и отрицательные электроды расположены поочередно, а между ними располагается сепаратор. Блок электродов вставлен в металлический или пластмассовый корпус и закрыт герметизирующей крышкой. На крышке обычно устанавливается клапан или датчик давления.

В НМ-аккумуляторах используется щелочной электролит, состоящий из КОН (6-8 М) с добавкой 10-30 г/дм3 LiOH. В качестве сепаратора в НМ-аккумуляторах используются нетканые полипропилен и полиамид толщиной 0,12-0,25 мм, обработанные смачивателем.

Положительный электрод. В НМ-аккумуляторах применяются положительные оксидно-никелевые электроды, аналогичные используемым в НК-аккумуляторах. Способы получения и удельные характеристики положительных электродов различных конструкций, используемых в НМ - и НК-аккумуляторах, были даны в § 4.3.1. В НМ-аккумуляторах в основном используются металлокерамические, а в последние годы - войлочные и пенополимерные электроды.

В НМ-аккумуляторах, применяемых при повышенных температурах, в состав оксидно-никелевого электрода вводят добавки оксидов редкоземельных металлов. Эти добавки увеличивают перенапряжение выделения кислорода при повышенных температурах и улучшают прием заряда: при 60 °С разрядная емкость НМ-аккумулятора увеличивается при введении добавок с 40 до 90%.

Отрицательный электрод. Практическое применение в НМ-аккумуляторах нашли пять конструкций отрицательного металлогидридного электрода:

· ламельная, когда порошок водородабсорбирующего сплава со связующим веществом или без него запрессован в никелевую сетку;

· пеноникелевая, когда паста со сплавом и связующим веществом вводится в поры пеноникелевой основы, а затем сушится и прессуется (вальцуется);

· фольговая, когда паста со сплавом и связующим веществом наносится на перфорированную никелевую или стальную никелированную фольгу, а затем сушится и прессуется;

· вальцованная, когда порошок активной массы, состоящей из сплава и связующего вещества, наносится вальцеванием (прокаткой) на растяжную никелевую решетку или медную сетку;

· спеченная, когда порошок сплава напрессовывается на никелевую сетку и затем спекается в атмосфере водорода.