Способ эксплуатации никель-цинковых аккумуляторов

Юв 145643 Класс 21 Ь, 1721 Ь, 25 вв 21 Ь, 25 вв СССР ИСАНИЕ ИЗАВТОРСКОМУ С РЕТЕН ТЕЛЬСТВ одписная группа М 9 В. В. Роман ОСОБ ЭКС УАТАЦИ ККУМУ Н ИКЕЛ Ь-ЦТОРОВ ВЪ за Лв 737233/24-7тений и открытийров СССР июля 1961о лелаги иаоСовете Мин аявлено Комитет нрбретени 11 .й 6 ва 196 вуоликовано юллетене и В никель-цинковом аккумуляторе до сего времени остаются не решенными две основные проблемы - устранение дендритообразования цинка на отрицательном электроде и вредного влияния цинката на емкость положительного электрода при циклирсвании аккумулятора.Срок службы аккумулятора определяется ростом дендритов, име 1 ощим место уже на первых циклах. Через 20 - 30 циклов появляю;ся признаки замыкания электродов дендритами цинка (аккумулятор 1 с заряжается выше напряжения 1,9 в), после чего работа аккумулятора делается нестабильной.Предметом изобретения является способ существенного снижения скорости роста дендритов цинка на отрицательные электроды никель- цинкового аккумулятора, который одновременно в значительной степени решает и вторую из вышеперечисленных проблем, а именно проблему снижения его емкости при циклировании.В основу предлагаемого способа положены наблюден 11 я за работой серебряно-цинковых аккумуляторов, показавшие, что скорость роста в них дендритов цинка намного меньше, чем у никель-цинковых, несмотря на полную идентичность конструкций отрицательных электродов и режтмов за 11 ядки ак, мулято 1)ов. Как показало исследование, причина этого кроется в различии коэффициентов использования тока для положительных электродов обоих аккумуляторов, Под этим коэффициентом понимается отношение количества электричества, шедшего на полезный процесс окисления или восстановления активных веществ электродов, к общему количеству электричества, сообщенному электродам при зарядке аккумулятора до конечного напряжения (до 2,1 в), Ъ 145643Окисно-никелевый электрод в лучшем случае имеет коэффициент использования тока 85 - 90%, что примерно на 10% меньше коэффициента для серебряного электрода,Если принять коэффициент использования тока для цинкового электрода за 100%, что весьма близко к истине, то отрицательный электрод никель-цинкового аккумулятора, имеющий емкость, соответствующую разрядной емкости положительного электрода, на каждом цикле перезаряжается на 10 - 15%. Другими словами, 10 - 15% от всего времени зарядки (или от всей сообщенной емкости) тратится на электролиз цинкатного электролита, неизбежным следствием которого является рост дендритов цинка. Устранить систематический перезаряд цинкового электрода введением в него большого избытка окиси цинка практически не представляется возможным, поскольку через определенное время она все равно восстанавливается до металлического цинка.Так, например, для никель-цинкового аккумулятора, отрицательный электрод которого имеет тройной против положительного запас емкости в виде окиси цинка, а коэффициент использования тока для положительного электрода равен 90%, вся окись восстанавливается до металлического цинка примерно через 20 циклов. Начиная с 21-го цикла отрицательный электрод аккумулятора систематически перезаряжается на 10 , Для серебряно-цинкового аккумулятора с таким же соотношением емкостей электродов это происходит примерно через 40 циклов и перезаряд отрицательного электрода на 5% в этом случае имеет место начиная с 41 цикла.Таким образом, до тех пор, пока в отрицательном электроде имеется способность восстановления окиси цинка, образование дендритов цинка при зарядке аккумулятора не должно происходить в сколько- нибудь значительных количествах. Отсюда следует, что существенного уменьшения скорости дендритообразования в никель-цинковом аккумуляторе можно добиться путем периодического, по мере накопления в отрицательном электроде металлического цинка, возвращения электрода в исходное состояние.Сущность способа, составляющего предмет изобретения, заключается в том, что, с целью увеличения срока службы и предотвращения снижения емкости никель-цинковых аккумуляторов, у которых положительные электроды изготовляются по безламельной технологии, а отрицательные - прессованием смеси цинковой губки с окисью цинка, эти аккумуляторы подвергаются периодически глубоким разрядам, до полного превращения металлического цинка в его окись, с последующим нормальным их зарядом,В основу этого способа положено то обстоятельство, что перенапряжение при выделении водорода на безламельном окисно-никелевом электроде в цинкатном электролите очень невелико и на 200 в 300,цв меньше, чем на порошковом серебряном электроде. Вследствие этого при катодной поляризации в крепком цинкатном растворе на безламельном окисно-никелевом электроде, в отличие от серебряного электрода, осаждение цинка не происходит даже в случае длительного электролиза. Применительно к никель-цинковому аккумулятору, имеющему запас емкости по металлическому цинку. Этот факт означает, что на его разрядной кривой, в отличие от серебряно-цинкового аккумулятора, имеется площадка, соответствующая процессу выделения водорода, обнаруживаемая при глубоком разряде никель-цинкового аккумулятора. Разрядная кривая никель-цинкового аккумулятора с безламельными окисно-никелевыми электродами, имеющего двойной запас емкости по металлическому цинку (по сравнению с разрядной емкостью аккуЛз 145643 мулятора), имеет две площадки, каждая из которых отвечает определенному процессу, протекающему на положительном электроде, однапроцессу восстановления высших окислов никеля:%0 (ОН) - НеО+1 - -. (ОН) е+ОН -и другая - процессу восстановления водорода;2 Н О - , ,21 - 1-Н - - 2 ОН На отрицательном электроде в обоих случаях протекает один и тотжс процесс - окисление цинка: 7 п+2 ОН - -+- Хп(ОН) -,-21 Предмет изобретения Способ эксплуатации никель-цинковых аккумуляторов, у которых положительные электроды изготовляются по безламельной технологии, а отрицательные - прессованием смеси цинковой губки с окисью цинка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы аккумуляторов путем уменьшения скорости роста дендритов цинка на отрицательных электродах и предотвращения снижения емкости положительных электродов, указанные аккумуляторц подвергают периодически глубоким рязрядам, до полного превращения металлического цинка в его окись, с последующим нормальным их зарядом. Редактор Л. Н. Гольцов Текред А, А. Камышникова Корректор Н. В. Гераськина Формат бум. 70 К 1081 а Тираж 800 ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, М, Черкасский пер., д. 2/6Объем 0,26 нзд. л. 1 сна 4 кон Поди. к пен. 25/11 - 62 г Зак. 571/16 Типография, пр. Сапунова, 2. Последние две реакции идут практически до полного окисления всего цинка,Проведенные заявителями испытания показали, что, наряду со значительным уменьшением скорости роста дендритов цинка, после каждого глубокого разряда емкость аккумулятора существенно (примерно на 20%) увеличивается. На последующих циклах эта емкость постепенно спадает и через 20 - 30 циклов принимает первоначальное значенис (т. е, величину емкости перед глубоким разрядом).