ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменения в аккумуляторе в процессе эксплуатации из "Герметичные химические источники тока" Работоспособность герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов в эксплуатации ограничивается главным образом постепенными изменениями, которые происходят в них при циклировании и приводят к неизбежному уменьшению разрядной емкости и напряжения. [c.80] В результате циклического изменения плотности активных масс ОНЭ при длительном циклировании аккумуляторов имеет место набухание положительного электрода и уменьшается его механическая прочность. Ухудшение контакта между основой ОНЭ и активной массой приводит к уменьшению электрической проводимости электрода и снижению емкости аккумулятора. [c.81] Снижение механической прочности ОНЭ происходит в большей степени при систематических перезарядах, что связано с эффектами от процесса выделения кислорода в поровом пространстве ОНЭ. При этом в спеченных металлокерамических электродах эти изменения значительно меньше, чем в электродах прессованных. [c.81] При циклировании аккумулятора наблюдается также укрупнение кристаллической структуры активных масс ОНЭ, что влечет за собой сокращение рабочей поверхности электрода и снижение емкости аккумулятора. [c.81] Главным процессом в отрицательном кадмиевом электроде, определяющим его деградацию, является процесс миграции активной массы, которая после длительного циклирования обнаруживается и в сепараторе, и на поверхности положительного электрода. Следствием этого является не только некоторая потеря активных масс, но и блокировка пор в поверхностных слоях кадмиевого электрода, которая препятствует доступу электролита в глубь его и приводит к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора. [c.81] Миграция активных масс и прорастание дендритных мостиков от отрицательного электрода через сепаратор вплоть до поверхности ОНЭ приводит к микрокоротким замыканиям разнополярных электродов. В результате саморазряд аккумуляторов увеличивается. [c.81] В кадмиевом электроде, как и в ОНЭ, при циклировании аккумулятора имеют место рост крупных кристаллов и некоторое набухание активных масс. [c.82] В герметичном Ni- d аккумуляторе могут протекать также и необратимые процессы, ограничивающие срок его службы. Один из этих процессов связан с высоким окислительным потенциалом ОНЭ, с возможностью окисления на нем органических примесей, активирующих и стабилизирующих добавок, присутствующих в аккумуляторе. Кроме того, металлокерамическая основа ОНЭ способна при циклировании медленно окисляться с потреблением воды и образованием гидроксида никеля Ni(0H)2. [c.82] Протекание этих процессов приводит к необратимому потреблению кислорода и накоплению металлического кадмия на отрицательном электроде. В результате от цикла к циклу запас оксида кадмия уменьшается, и емкость отрицательного электрода падает. Это может привести к выделению водорода при заряде аккумулятора. [c.82] Зарядная кривая также меняется зарядное напряжение повышается во всем процессе, но особенно заметно (на 100 мВ и более) при перезаряде. [c.82] При снижении емкости отрицательного электрода уменьшается соотношение емкостей положительных и отрицательных электродов. В результате при перезаряде увеличивается риск начала процесса выделения водорода. Водород при низкой скорости его рекомбинации может накапливаться в аккумуляторе от цикла к циклу и создать опасность быстрого увеличения давления (особенно при быстрых зарядах). У аккумуляторов дисковых и призматических при постоянно повышенном давлении деформация корпуса (еще до нарушения герметичности аккумулятора) приводит к уменьшению плотности сборки аккумуляторов, увеличению сопротивления аккумуляторов и снижению разрядного напряжения. [c.82] Водород накапливается в аккумуляторе также и при систематических переразрядах ниже О В. [c.82] Следует учитывать также, что в аккумуляторе присутствует и азот, который попадает в него при герметизации. Парциальное давление азота в процессе циклирования несколько возрастает за счет восстановления примесей нитратов, содержащихся в электролите. [c.82] Герметичные щелочные аккумуляторы снабжены аварийным клапаном для сброса излишнего давления газа. Но их эксплуатация не предусматривает неоднократного вскрытия клапана, так как это приводит к необратимым потерям кислорода и всем эффектам, описанным выше. [c.82] При длительном циклировании из-за набухания электродов и изменения их пористой структуры происходит перемещение активных масс от центра к поверхности. При общем увеличении пористости электродов с циклами (на 20-40% [10]) уменьшение размера пор на их поверхности приводит к отсасыванию электролита из сепаратора. Поэтому с наработкой внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается. [c.83] Меняется и состав электролита. Количество карбонатов с наработкой может значительно возрасти по сравнению с начальным состоянием. Электропроводность электролита при этом снижается, и характеристики аккумуляторов при разряде короткими режимами ухудшаются при всех температурах, но особенно заметно при низких. [c.83] Следует помнить также, что гарантированные характеристики аккумуляторов могут быть обеспечены только при условии полной их герме-tH4H0 TH. В аккумуляторах, один из электродов которых (чаще всего, отрицательный) соединен с корпусом, возможна утечка электролита из-за электрокапиллярных явлений. Карбонаты блокируют места утечек, но полностью их не устраняют. Утечка электролита приводит к ухудшению характеристик аккумуляторов. У дисковых аккумуляторов этот дефект проявляется в наибольшей степени, что связано, прежде всего, с большей длиной уплотнения по сравнению с аккумуляторами других конструкций. [c.83] При эксплуатации герметичного Ni- d аккумулятора наблюдается еще один феномен, который долгие годы вызывал беспокойство пользователей этих источников тока так называемый эффект памяти . [c.83] Первоначально его наблюдали при специфических режимах циклирования - с небольшой глубиной разряда (не более 30 %) от состояния полной заряженности аккумулятора. В результате такой эксплуатации на разрядной кривой аккумулятора появлялась вторая площадка более низкого напряжения (рис. 3.10), и емкость, которую можно было снять до момента достижения 1 В, уменьшалась. При увеличении продолжительности циклирования в этом режиме площадка уменьшенного напряжения увеличивалась (сдвигалась влево). [c.83] Впоследствии любое снижение разрядного напряжения, наблюдаемое при длительном циклировании на небольшую глубину, стали называть эффектом памяти , хотя механизмы, приводящие к такому эффекту, могли различаться. Поскольку вопрос об эффекте памяти возникает у большинства потребителей источников тока разных систем, именно здесь мы хотим обратить особое внимание на различие этих механизмов, приводящих к снижению напряжения аккумулятора. [c.83] Вернуться к основной статье