Никель-железные аккумуляторы (начало)
Никель-железные аккумуляторы (НЖА) являются одними из самых реальных для использования в электромобилях благодаря трём основным преимуществам: доступности исходного сырья, малой стоимости и большому сроку службы.
Основными проблемами при применении НЖА являются: плохое использование тока, сопровождающееся выделением На при заряде; невозможность герметизации и связанная с этим необходимость корректировки электролита.
Суммарная токообразующая реакция в НЖА записывается следующим образом:
В токообразующем процессе участвует вода, что является фактом, не имеющим существенного значения при работе аккумулятора в избытке электролита.
С момента появления до 60-х годов НЖА выполнялись в ламельной конструкции. По этому варианту изготовления активная масса (положительная или отрицательная) запрессовывалась в стальные тонкие перфорированные секции (ламели), которые выполняли армирующую и токоподводящую функции.
Ламели могут быть прямоугольными (аккумулятор Юнгера) или цилиндрической формы (аккумулятор Эдисона). В соответствии с этим конструкцию с прямоугольными ламелями в СССР называли аккумулятором с ламельными электродами, а аккумулятор Эдисона — аккумулятором с трубчатым электродом.
Таблица 2.3. Сравнение отечественных и зарубежных НЖА
Аккумулятор |
Ёмкость А*ч |
Удельная энергия |
|
Вт*ч/кг |
Вт*ч/дм3 |
||
Россия |
|||
ТНЖК-300 |
300 |
34,0 |
61,5 |
ТНЖК-350 |
350 |
33,0 |
69,5 |
ТНЖК-400 |
400 |
35,0 |
66,3 |
ТНЖК-500 |
500 |
34,6 |
64,0 |
ТНЖК-600 |
600 |
32,7 |
65,5 |
ТНЖК-700 |
700 |
33,0 |
68,0 |
Варта (Германия) |
|||
(+) – трубчатый, (-) – ламельный |
|||
Е4 |
300 |
22,5 |
51,7 |
E5 |
375 |
23,7 |
54,2 |
E6 |
450 |
24,6 |
56,3 |
E7 |
525 |
25,2 |
56,8 |
E8 |
600 |
25,7 |
58,5 |
E10 |
750 |
26,5 |
57,5 |
E12 |
900 |
26,4 |
57,5 |
САФТ (Франция) |
|||
(+) – ламельный, (-) – безламельный |
|||
МРА5 |
270 |
28,2 |
61,1 |
МРА6 |
324 |
28,8 |
63,7 |
МРА7 |
378 |
29,3 |
65,7 |
МРА9 |
486 |
29,9 |
68,6 |
МРА11 |
594 |
30,3 |
69,2 |
МРА13 |
702 |
30,6 |
70,8 |
МРА16 |
864 |
30,9 |
72,0 |
Рис. 2.6. Схематичный чертёж и мутация аккумуляторов ЭНЖ-200:
1 – шина-борн; 2 – резиновое кольцо; 3 плата контактная; 4 – электрод; 5 – корпус; 6 – межэлементное соединение
В СССР выпускались аккумуляторы ламельной конструкции электродов обоих знаков. Их удельная энергия приблизительно такая же, как у аккумуляторов с ламельными электродами, которые выпускаются фирмами САФТ (SAFT, Франция) и «Юнгер» (J anger, Швеция). В основном западноевропейские фирмы в настоящее время производят тяговые щелочные аккумуляторы с положительным электродом трубчатой конструкции в комбинации с отрицательным или безламельным (спеченным) электродом. Безламельный железный электрод изготовляют путем напрессовки термически восстановленного железного порошка на токоподводящую ленту (температура восстановления 700-850 °С) с последующим спеканием в атмосфере водорода при 700-1050 °С. Исходное сырье для получения железного порошка – окись железа Fe203, магнетит Fe304 или сульфид железа.
Отечественные НЖА с безламельным отрицательным электродом и ламельным положительным электродом находятся на уровне лучших зарубежных образцов, что следует из табл. 2.3.
Проблема электромобиля стимулировала рост разработок по НЖА [13]. В СССР аккумуляторным ВНИПКТИ разработан опытный аккумулятор ЭНЖ-200, схематический чертёж которого дан на рис. 2.6. Отрицательный электрод безламельной конструкции изготовлен из высоковосстановленного железного порошка методом пропитки в ваннах. Такой электрод с пористостью 45-50 % обеспечивает получение почти в два раза большей ёмкости на единицу массы и объёма при силе тока / = 0,2С и более чем в три раза – при У = 1С.
Полиэтилен использовался и как материал сепаратора, и как материал сосуда. При / = 0,2С удельная энергия составляла 32 Вт ч/кг, а при / = 1С – 24 Вт-ч/кг. Эксперименты показали, что при работе током 1С НЖА разогревается от 28 до 60 °С, поэтому в летнее время необходимо принудительное охлаждение батареи.
Комментарии
Отправить комментарий