Коток Валерій Анатолійович. Метод прискореного імпульсного розряду для оцінки Ni(OH)2 як електродного матеріалу лужних акумуляторів

brief description

Коток Валерій Анатолійович. Метод прискореного імпульсного розряду для оцінки Ni(OH)2 як електродного матеріалу лужних акумуляторів : Дис... канд. наук: 05.17.03 2009

Коток В.А. Метод прискореного імпульсного розряду для оцінки Ni(OH)2як електродного матеріалу лужних акумуляторів. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.17.03 технічна електрохімія. ДВНЗ Український державний хіміко-технологічний університет”. Дніпропетровськ, 2009.
У дисертації розроблена математична модель прискореного імпульсного розряду оксидно-нікелевого електрода (ОНЕ), яка базується на дифузійній природі протікання процесу інтеркаляції протона при розряді. За допомогою математичної моделі виконано аналіз залежності між коефіцієнтом дифузії протонаD, питомою поверхнею активної речовиниS, об’ємною густиною струмуiVта тривалістю розряду t*. Розрахована апроксимаційна функція. Показано, що добутокDS2є критерієм структурної активності системи NiОOH/Ni(OH)2,який враховує головні чинники, що контролюють швидкість електродного процесу чинник макроструктури S і чинник мікроструктури D. Розроблено простий експериментальний метод визначення критеріюDS2для Ni(OH)2 метод прискореного імпульсного розряду великими струмами (I/Q~10 год1).
Визначені значення критеріюDS2для порошків, синтезованих різним способом. Встановлено, що найбільшу активність (DS2~1112104с-1) має Ni(OH)2, одержаний при повільному синтезі з розведених розчинів NiSO4та KOH, а найменшу - подвійні шарові гідроксиди з Al та Zn (значенняDS2відповідно 2.2104с1та 3.62104с1. У свою чергу гідроксиди нікелю, синтезовані електрохімічним шляхом у інтервалі густин струму 6-16 A/дм2показали середні показники критерію ~510-4с-1, як і гідроксид, синтезований з концентрованих розчинів при миттєвому приливанні солі нікелю до лугу (DS2~ 68104с1). Синтезовані порошки гідроксиду нікелю у присутності графіту та карбометилцелюлози і графіту показали доволі низькі величини критерію (DS2~ 3,79104та 2,4104с1).
Вивчено процес старіння активної речовини у розчині лугу. Показано, що при тривалому витримуванні у розчині КОН коефіцієнт використання активної речовини зменшується з одночасним збільшенням розміру ідеального кристалу у полікристалі, а критерійDS2зменшується.
Вперше експериментально доведено, що в перенесенні протонів діє механізм міграції в електричному полі. Оцінена величина протонної провідності кристалу NiOOH (~0,003 Ом1см1).

Розроблено простий метод визначення критерію структурної активності Ni(OH)2 метод прискореного імпульсного розряду.
Вперше запропонований узагальнений критерій структурної активності системи NiОOH/Ni(OH)2,, який враховує чинники, що контролюють швидкість електродного процесу питому поверхню S і коефіцієнт дифузії протонів D, легко визначається експериментально і не вимагає вимірювань коефіцієнта дифузії і питомої поверхні. Критерійє зручною характеристикою якості сировини у виробництві лужних акумуляторів.
Запропоноване нове напівемпіричне рівняння для рівноважного потенціалу оксидно-нікелевого електрода, яке не містить протиріч в граничних станах зарядженості_a1_і_a0.
Запропонована нова модель елементарного акта розряду оксидно-нікелевого електрода, яка пояснює факт відсутності блокування електронних контактів непровідним продуктом розряду Ni(OH)2і здатність до глибокого розряду.
Доведено існування міграційної складової перенесення протонів в ОНЕ, а також одержані оцінювання рухомості протонів і напруженості електричного поля в кристалі.
Визначені структурно-кінетичні характеристики промислових і синтезованих в лабораторії хімічним і електрохімічним методом нових активних матеріалів на основі Ni(OH)2.
Показано, що при синтезі Ni(OH)2електрохімічним методом в щілинному діафрагмовому електролізері шляхом регулювання режиму електролізу можна одержувати продукт з заданими структурними (ступінь кристалічності) і кінетичними (структурна активність) характеристиками.
На синтезованому електрохімічним методом Ni(OH)2показано, що старіння активної речовини пов’язане зі зростанням ступеня кристалічності. Активуюча домішка кобальту підвищує питому ємність Ni(OH)2, але не гальмує процесів старіння.