Реферат Нікель-металогідридні акумулятори

війни (в 1947 році) розробники прийшли до майже сучасною схемою герметичних Ni-Cd акумуляторів. При такій конструкції внутрішні гази, що виділяються під час заряду поглиналися НЕ прореагованою частиною катода, а не випускалися назовні, як у попередніх варіантах.

Якщо з якихось причин (перевищення зарядного струму, зниження температури) швидкість анодного утворення кисню виявиться вище швидкості його катодного іонізації, то різке підвищення внутрішнього тиску може призвести до вибуху акумулятора. Для запобігання цього корпус батареї виготовляється із сталі, а іноді навіть є запобіжний клапан.

Відтоді конструкція Ni-Cd батарей істотних змін не зазнала (малюнок 2).

В 

Рисунок 2 - Будова Ni-Cd акумулятора

Основу будь-якого акумулятора складають позитивний і негативний електроди. У даній схемі позитивний електрод (катод) містить гідрооксид нікелю NiOOH з графітовим порошком (5-8%), а негативний (анод) - металевий кадмій Cd у вигляді порошку.

Акумулятори цього типу часто називають рулонними, так як електроди скачати в циліндр (рулон) разом з розділяє шаром, поміщені в металевий корпус і залиті електролітом. Роздільник (сепаратор), зволожений електролітом, ізолює пластини один від одного. Він виготовляється з нетканого матеріалу, який повинен бути стійкий до впливу лугу. Електролітом найчастіше виступає гідрооксид калію KOH з добавкою гідроксиду літію LiOH, що сприяє утворенню нікелатов літію і збільшення ємності на 20%. br/>В 

Рисунок 3 - Напруга на акумуляторі під час заряду або розряду, залежно від поточного рівня зарядки.

Під час розрядки активні нікель і кадмій трансформуються в гідрооксиди Ni (OH) 2 і Cd (OH) 2.

До основних переваг Ni-Cd акумуляторів відносяться:

- низька вартість;

- робота в широкому температурному діапазоні і стійкість до її перепадів (наприклад, Ni-Cd акумулятори можуть заряджатися при негативній температурі, що робить їх незамінними при роботі в умовах крайньої півночі);

- вони можуть віддавати в навантаження значно більший струм, ніж інші види акумуляторів;

- стійкість до великих струмів заряду і розряду;

- відносно короткий час заряду;

- велика кількість циклів В«заряду-розрядуВ» (при правильної експлуатації вони витримують більше 1000 циклів); ​​

- легко відновлюються після тривалого зберігання.

Недоліки Ni-Cd акумуляторів:

- наявність ефекту пам'яті - якщо регулярно ставити не до кінця розряджений акумулятор на зарядку, його ємність буде знижуватися за рахунок росту кристалів на поверхні пластин та інших фізико-хімічних процесів. Щоб акумулятор не "віддав кінціВ» завчасно, хоча б раз на місяць його необхідно В«тренуватиВ», про що сказано трохи нижче;

- кадмій - дуже токсична речовина, тому виробництво Ni-Cd акумуляторів погано позначається на екології. Також виникають проблеми з переробкою та утилізацією самих акумуляторів.

- низька питома ємність;

- велика вага і габарити в порівнянні з іншими типами акумуляторів при однаковій ємності;

- високий саморозряд (після заряду за перші 24 години роботи втрачають до 10%, а за місяць - до 20% запасеної енергії).

В 

Рисунок 4 - Саморазряд Ni-Cd акумуляторів

В даний час число випускаються Ni-Cd акумуляторів стрімко скорочується, їм на зміну прийшли, зокрема, Ni-MH батареї.

3. Нікель-металогідридні акумулятори

Упродовж кількох десятиліть нікель-кадмієві акумулятори використовувалися досить широко, але висока токсичність виробництва змушувала шукати альтернативні технології. У результаті були створені нікель-металогідридні батареї, вироблені і по сьогоднішній день.

Незважаючи на те, що роботи над створенням Ni-MH акумуляторів почалися ще в 1970-ті роки, стійкі металогідридні сполуки, здатні зв'язувати великі обсяги водню, були знайдені тільки через десять років.

Перший Ni-MH акумулятор, в якому в якості основного активного матеріалу металогідридного електрода застосовувався сплав LaNi5, був запатентований Віллом в 1975 р. У ранніх експериментах з металогідридними сплавами, нікель-металогідридні акумулятори працювали нестабільно, і необхідної ємності батарей досягти не виходило. Тому промислове використання Ni-MH акумуляторів почалося тільки в середині 80-х років після створення сплаву La-Ni-Co, що дозволяє електрохімічно оборотно абсорбувати водень протягом більше 100 циклів. З тих пір конструкція Ni-MH акумуляторних батарей безперервно удосконалювалася у бік збільшення їх енергетичної щільності.

Нікель-металогідридні акумулятори за своєю конструкцією є аналогами нікель-кадмієвих акумуляторів, а по електрохімічним процесам - нікель-водневих акумуляторів. Питома енергія Ni-MH-акумулятора значно вище питомої енергії Ni-Cd-і Ni-Н2-акумуляторів (таблиця 1).

Таблиця 1

Параметр