Оптимизация технологии пастированных оксидноникелевых электродов с применением методов математического моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат технических наук Тренин, Дмитрий Станиславович

• Тренин, Дмитрий Станиславович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тренин, Дмитрий Станиславович

Список сокращений.

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

Глава 2. Расчётно- теоретическая часть.

2.1 Характеристики количественного, фазового и фракционного состава активных масс, применяемых в производстве пастированных оксид-ноникелевых электродов.

2.2 Математическое описание процесса щелочной стабилизации паст активной массы. Расчёт стабилизирующей концентрации щёлочи.

2.3 Математическое описание течения пастообразной активной массы в цилиндрической поре.

2.4 Математическое описание процесса гидростатического заполнения пористой матрицы пастообразной активной массой.

2.5 Математическое описание оттока пастообразной активной массы из порового пространства заполненной матрицы.

2.6 Удельные характеристики электродных лент и заготовок. Расчёт предельных величин.

2.7 Математическое описание уплотнения заполненных пористых матриц в процессе прокатки.

2.8 Расчёт толщины предварительной подкатки пеноникелевой ленты для нанесения пасты с высоким содержанием активной массы.

2.9 Расчёт габаритов электродов спирального электродного блока цилиндрического никель- металлгидридного аккумулятора.

2.10 Математическое описание движения электролита по капиллярам пористого электрода. Оценка смачиваемости электродов.

Глава 3. Материалы и методы.

3.1 Материалы.

3.2 Методы.

3.3 Математическая обработка результатов экспериментов.

Глава 4. Обсуждение результатов.

4.1 Тиксотропия паст активной массы. Критерии агрегационной стабильности. Щелочная стабилизация дисперсной фазы.

4.2 Отток пасты активной массы из порового пространства пенони-келевой электродной заготовки при ручном пастировании. Экспериментальная проверка модельных представлений.

4.3 Механическое нанесение химически стабилизированных паст активной массы на пеноникель.

4.4 Прокатка пастированных электродных заготовок.

4.5 Удельные ёмкостные характеристики оксидноникелевых электродов.

4.6 Смачиваемость оксидноникелевых электродов.

4.7 Удельные ёмкостные и ресурсные характеристики аккумуляторов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация технологии пастированных оксидноникелевых электродов с применением методов математического моделирования»

В связи с широким распространением на современном потребительском рынке портативных электротехнических устройств, а также в связи с обострением глобальных экологических проблем, связанных с неограниченным ростом автомобильного парка планеты, имеет место непрерывно возрастающий спрос на химические источники тока (ХИТ) высокой ёмкости, надёжности и низкой стоимости [1- 4]. Условия работы ХИТ в востребованном на рынке изделии определяют выбор генерирующей энергию электрохимической системы (ЭС). Поскольку набор ЭС ограничен, значительные средства направляются на работы по оптимизации технологии производства ХИТ на основе ЭС, ставших или становящихся традиционными [2, 3]. Щелочные системы с оксиднонике-левым электродом (никель- кадмиевая (Ni- Cd), никель- металлгидридная (NiMH), никель- цинковая (Ni- Zri) и никель- железная (Ni- Fe)) в целом остаются в числе наиболее востребованных в производстве ХИТ при непрерывном росте объёмов выпуска и удешевлении никель- металлгидридных аккумуляторов [2, 3, 5].

Актуальность проблемы

Ресурсные и удельные (ёмкостные и экономические) характеристики популярных ХИТ на основе систем с оксидноникелевым электродом (ОНЭ), как и на основе других ЭС, в значительной степени закладываются на этапе изготовления электродов. В частности, ёмкость аккумулятора в целом определяется ёмкостью катода. На текущий момент общеизвестна технологическая классификация, выделяющая ламельные (тубулярные), спечённые (металлокера-мические или фольговые), прессованные (вальцованные или таблеточные) и металловойлочные (пенополимерные или пеноникелевые) электроды [2, 6]. В этой связи актуальность проблемы иллюстрируется целым рядом работ [1,2, 4, 6, 7- 19], посвященных вопросам технологии, в которых отдаётся предпочтение процессу получения пеноникелевых электродов «пастированием», или заполнением пористой ленты- основы пастой активной массы (ПАМ). Считается, что обсуждаемый способ, или так называемая «намазная» технология, с одной стороны, обеспечивает высокие удельные ёмкостные характеристики изделий, а с другой обладает низкой себестоимостью и хорошей воспроизводимостью, поскольку поддаётся автоматизации [1, 2, 4, 17- 19]. Однако, доступная из литературы информация об основных этапах данной технологии имеет весьма разрозненный и бессистемный характер, являясь, по существу, большим массивом частных случаев из производственной практики. Широта рекомендуемых диапазонов массовых долей компонентов ПАМ и сопутствующее ей разнообразие технологических характеристик паст и сухих активных масс (AM) [6-15, 17, 20, 21], к сожалению, не дополняются возможностями прогнозирования реологических свойств ПАМ на основании данных фазового и количественного состава. Способы внесения ПАМ в поровое пространство (ПП) подложки насчитывают до пяти последовательных стадий, среди которых имеются технологические переделы, безусловно опасные для окружающей среды и персонала [4, 6, 17- 19, 22- 24]. Реологические характеристики ПАМ эмпирически адаптируются к конкретному оборудованию [4, 17- 19]. Кроме того, в условиях серийного производства электродов имеется проблема обеспечения коллоидной и реологической стабильности ПАМ, неизбежно подвергаемых длительным сдвигово- деформационным воздействиям [5, 6, 12, 23, 25]. Доступная информация о технологических режимах прокатки пастирован-ных электродных заготовок характеризуется большими разбросами по количеству стадий и величинам загрузки AM в ПП матрицы при отсутствии системного анализа, учитывающего и связывающего воедино деформационные критерии, а также исходные и планируемые удельные характеристики [5, 6].

Таким образом, отсутствие единого формализованного подхода, базирующегося на математическом описании основных технологических этапов, снижает ценность доступных технологических прописей и рекомендаций, не позволяя анализировать совокупность свойств паст, пористых матриц, условий нанесения и прокатки, а также удельных массовых и ёмкостных характеристик получаемых электродов в целом. В данных обстоятельствах существенно ограничиваются возможности инженерно- технологического прогнозирования, а задача оптимизации технологии производства сводится к осуществлению трудоёмкого и ресурсоёмкого экспериментального скрининга оптимальных составов, свойств и технологических режимов.

Целью предлагаемой работы является формализация (математическое описание) технологии изготовления электродов на основе пеноникеля и выработка оптимальных технологических решений применительно к конкретным условиям производства пастированных оксидноникелевых электродов на заводе электрохимических преобразователей энергии (ЗЭП) Уральского электрохимического комбината (УЭХК).

В контексте сформулированной цели решались следующие задачи:

1. Формализовать основные этапы производства электродов:

- процесс получения и реологические свойства паст активной массы;

- процесс заполнения пористой матрицы пастой активной массы;

- процесс прокатки электродных заготовок в электроды необходимой геометрии.

2. Формализовать связь удельных характеристик готовых изделий с параметрами пасты активной массы и технологическими режимами.

3. Выработать рекомендации по стабилизации реологических характеристик паст активной массы.

4. Выработать технологические режимы нанесения паст активной массы на пористую основу.

5. Выработать технологические режимы прокатки электродных заготовок в электроды необходимой геометрии.

Научная новизна

Впервые предложена математическая модель технологии пастированных оксидноникелевых электродов, адаптированная к условиям конкретного производства, позволяющая расчетным путём оценивать фазовый состав и реологические параметры паст активной массы, концентрацию стабилизатора, технологические режимы нанесения и прокатки.

Практическая значимость

Предложены критерии агрегационной стабильности и разработан способ щелочной стабилизации паст активной массы, предназначенных для механического нанесения на пористые матрицы.

Предложены способы расчёта фазового состава и реологических параметров паст активной массы для производства пастированных оксидноникелевых электродов.

Показана возможность изменения относительного содержания сухой составляющей в пасте активной массы в широком диапазоне в соответствии с требуемыми значениями удельного привеса с последующей коррекцией реологических параметров до расчётных величин добавлением клея МЦП.

Предложен способ расчёта обжатий при прокатке пастированных оксидноникелевых электродных заготовок, обеспечивающих сохранение целостности пеноникелевой основы.

Пастированные оксидноникелевые электроды, изготовленные по оптимизированной технологии, использованы в изделиях:

- никель- металлгидридный аккумулятор типа АА ёмкостью 1,3-1,5 А-ч с температурным рабочим интервалом (-5- +30) °С. Разработка завершена, конструкторской документации присвоена литера Of,

- никель- металлгидридный аккумулятор типа АА ёмкостью 1,2- 1,3 А-ч с температурным рабочим интервалом (-20- +30) °С. Разработка завершена, конструкторской документации присвоена литера Оi\

- макет никель- водородного аккумулятора номинальной ёмкости 5 А-ч с номинальным напряжением 3,6 В;

- макет никель- металлгидридного аккумулятора формата KSX- 30 Р номинальной ёмкости 37 А-ч с удельной мощностью 51,4 Вт-ч/кг (134 Вт-ч/л).

Положения, выносимые на защиту

1. Математическая модель технологии пастированных оксидноникелевых электродов, адаптированная к условиям конкретного производства.

2. Критерии агрегационной стабильности, способ щелочной стабилизации паст активной массы, расчётная оценка и экспериментальное определение диапазона концентраций щёлочи в пасте, оптимизация содержания воды.

3. Технологические режимы пастирования активной массы на пористую основу, определяемые в соответствии с уравнениями формализованной модели гидростатического нанесения, связывающими реологические параметры и плотность паст активной массы, скорость движения, пористость, радиус пор и толщину пористой ленты с показателями, характеризующими заполнение по-рового пространства.

4. Технологические режимы прокатки электродных заготовок в электроды необходимой геометрии, определяемые в соответствии с уравнениями формализованной модели уплотнения заполненных пористых матриц при прокатке, связывающими объёмную и пикнометрическую плотности активной массы, пористость ленты- основы, показатели, характеризующие относительную деформацию электродной заготовки при прокатке, характеристики прессуемости сухой активной массы, с объёмной плотностью активной массы в электроде.

Основные положения работы доложены и обсуждены на научно- практической конференции «Теория и практика электрохимических технологий. Современное состояние и перспективы развития» (Екатеринбург, 2003) и на VI Международной конференции «Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики» (Саратов, 2005).

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, включая заявку на изобретение РФ № 2005125152 приоритет от 08.08.2005.

Объём и структура диссертации:

Диссертация изложена на 125 страницах машинописного текста, содержит 18 таблиц и 38 рисунков, состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и библиографического списка, включающего названия работ отечественных (53) и зарубежных (36) авторов.

Заключение диссертации по теме «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии», Тренин, Дмитрий Станиславович

выводы

1. Впервые разработана математическая модель, описывающая технологию производства пастированных оксидноникелевых электродов и позволяющая установить связь основных характеристик электродов с количественным составом, реологическими свойствами пасты активной массы и технологическими параметрами процессов нанесения и прокатки.

2. Получены новые экспериментальные данные об использовании химических стабилизаторов в производстве пастированных оксидноникелевых электродов. Предложены количественные критерии оценки агрегационной стабильности паст, показаны преимущества щелочной и клеевой стабилизации. Произведены расчётная оценка и экспериментальное определение диапазона стабилизирующих концентраций щёлочи.

3. Выполнено исследование технологических режимов пастирования активной массы и предложены способы расчёта оптимальных значений характеристик фазового состава и реологических параметров паст активной массы для производства пастированных оксидноникелевых электродов.

4. Показана возможность изменения относительного содержания сухой составляющей в пасте активной массы в широком диапазоне с последующей коррекцией реологических параметров до расчётных величин добавлением клея МЦП.

5. Выполнен анализ технологических режимов прокатки электродных заготовок в электроды необходимой геометрии и предложен способ расчёта обжатий при прокатке пастированных оксидноникелевых электродных заготовок, обеспечивающих сохранение целостности пеноникелевой основы.

6. Предложена схема расчёта геометрических параметров электродов при конструировании цилиндрических аккумуляторов заданного типоразмера.

7. Применение разработанной математической модели в производстве вы-сокозаполненных оксидноникелевых электродов позволило достичь высоких удельных ёмкостных и ресурсных характеристик трёх опытных партий никель-металлгидридных аккумуляторов типа АА (КД с литерой Oi).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании анализа литературы и производственного опыта, предшествовавшего настоящей работе, было признано целесообразным формализованное математическое описание этапов технологии пастированных электродов. В целях обобщения имевшегося фактического материала, обработки новых экспериментальных данных, а также инженерно- технологического прогнозирования, адаптированного к условиям конкретного производства, была построена математическая модель, связывающая основные массогабаритные и электрохимические характеристики электродов с количественным составом, реологическими свойствами пасты активной массы, технологическими параметрами процессов нанесения и прокатки.

В качестве фундамента для математического описания технологического этапа пастирования был использован обширный экспериментальный материал по вискозиметрии пастообразных активных масс различного состава, применяемых в производстве электродов. Анализ множества реологических кривых позволил выделить пасты, стабилизированные добавлением полифосфата, как проявляющие вязкопластические свойства и обладающие пределом текучести. Было показано, что при отсутствии химической стабилизации дисперсной фазы и при применении в качестве стабилизаторов высокомолекулярных (клей МЦП) или низкомолекулярных {КОН, C0SO4, этанол, глицерин) соединений свежеприготовленная паста обладает псевдопластичностью, и реологическая кривая удовлетворяет степенному закону. Вместе с тем, при отсутствии химических стабилизаторов пасты проявляют выраженные тиксотропные свойства, т. е. параметры степенной реологической кривой существенно зависят от времени.

Предложены количественные критерии оценки тиксотропии паст (критерии агрегационной стабильности):

- высокое качество линейной аппроксимации (R2t=0 > 0,95) реологической кривой, представленной в логарифмических координатах 1щ- 1пу, при низкой 2 5 скорости его ухудшения (R > -4,1-10" 1/мин);

- постоянство показателя степени псевдопластичности (А < 0,0010 1/мин) при низкой угловой скорости поворота аппроксимирующей прямой (ф < 0,0007 рад/мин);

- низкая величина показателя степени псевдопластичности (А < -0,57) для паст активной массы с высокой объёмной долей дисперсной фазы 0,44- 0,52, стабилизированных низкомолекулярными химическими агентами.

Из опробованных химических стабилизаторов дисперсной фазы предпочтение отдано щелочам и клею МЦП- агентам, обеспечивающим минимальную тиксотропию и высокую агрегационную стабильность. Концентрация добавляемой в пасту щёлочи была оптимизирована расчётными оценками, учитывающими процесс карбонизации и опирающимися на данные потенциометрического титрования покрытой гидроокиси никеля. При математическом описании ионного равновесия между активными центрами четырёх типов, имеющего место на поверхности дисперсной фазы, было получено выражение для аппроксимации кривой потенциометрического титрования частиц материала покрытия- гидроксида кобальта. Рассчитаны значения констант ионного равновесия, поверхностной концентрации атомов кобальта, и распределения заряда по поверхности частиц. Стабилизирующая концентрация щёлочи рассчитывалась из требования подавления положительно заряженных и нейтральных поверхностных сайтов с учётом процесса карбонизации при пастировании, активной поверхности сферической гидроокиси и фазового состава пасты.

Эффективность щелочной и клеевой стабилизации была подтверждена экспериментально в условиях длительных деформационно-сдвиговых воздействий на пасты (перемешивание, нанесение). В работе показано, что для качественной стабилизации паст активной массы с низкой и средней объёмной концентрацией дисперсной фазы (< 0,5) достаточно добавления щёлочи в количестве 5 цмоль/г. При высоких значениях объёмной доли дисперсной фазы 0,5) стабилизирующая концентрация щёлочи должна быть увеличена до 7 рмоль/г.

Использование щелочной и клеевой стабилизации, а также критериев аг-регационной стабильности в условиях производства позволяет исключить паузы в процессе пастирования, обусловленные коагуляцией пасты, сократить расход материалов, снизить трудозатраты, достичь эффективного и равномерного заполнения активной массой внутреннего объёма пор высокопористой электродной основы в рамках непрерывного технологического процесса. Бесспорным преимуществом щелочной стабилизации является отсутствие посторонних анионов и лабильных к окислению органических функциональных групп.

Было показано, что при надлежащей химической стабилизации реологические характеристики консистенции и степени псевдопластичности паст активной массы прогнозируются, исходя из объёмной доли дисперсной фазы и массовой доли клея МЦП (при его применении в качестве стабилизатора) по уравнениям линейной регрессии, полученным на больших экспериментальных выборках.

В основу математического описания технологии пастирования было положено выражение, связывающее объёмный расход пасты с радиусом поры, перепадом давления и реологическими показателями консистенции и степени псевдопластичности, полученное интегрированием степенного реологического закона по сечению цилиндрической поры. Принималось во внимание, что паста активной массы должна быть жидкой настолько, чтобы было возможным эффективное заполнение порового пространства ленты- основы на этапе пастирования. Вместе с тем учитывалось, что паста должна быть настолько густой, чтобы не вытекать из заполненных пор до операции сушки. Выражение, полученное интегрированием степенного реологического закона, использовалось для вывода условий заполнения и неопорожнения порового пространства матрицы под действием гидростатического давления. Выведенные таким образом условия связывают реологические параметры пасты с пористостью, толщиной, радиусом пор и скоростью движения ленты- основы, а также с высотой активной зоны бункера нанесения, расстоянием от фильеры бункера до зоны нагрева печи, промежутком времени от этапа пастирования до операции сушки и степенью заполнения порового пространства. Таким образом было предложено аналитическое решение проблемы соотнесения реологических свойств пасты активной массы с характеристиками пеноникелевой ленты- основы и параметрами устройства для нанесения. Полученные зависимости подтверждены экспериментально. В условиях ручных и механических нанесений оценен вклад факторов, не учтённых в модельных представлениях (флуктуаций характеристик пористой матрицы и плотности пасты) в отклонение измеренных величин эффективности заполнения от расчётных. Для гидростатического нанесения рекомендовано использование паст активной массы с логарифмом показателя консистенции 1,5- 5,5 и показателем степени псевдопластичности 0,4- 0,6 (или параметром А е [-0,6; -0,4]). Следование расчётным границам позволило оптимизировать технологический режим пастирования, обеспечивать полноту и равномерность заполнения порового пространства основы активной массой.

Из экспериментальных данных получена эмпирическая регрессионная зависимость потерь активной массы при прокатке пастированной заготовки в электрод от содержания связующих- фторопласта и клея МЦП. Показано, что осыпание активной массы при прокатке в большей степени зависит от массовой доли фторопласта, нежели от содержания клея МЦП. Выявлено, что при массовой доле фторопласта > 0,007 потери активной массы при прокатке, независимо от количества клея МЦП, не превышают 0,5 %.

Математическое описание технологии прокатки пастированных электродных заготовок в электроды с заданными удельными характеристиками базировалось на выражениях, связывающих плотность активной массы в объёме матрицы или электрода и удельную электрохимическую ёмкость единицы объёма электрода с пористостью и степенью заполнения порового пространства ленты- основы, массовой долей сухого вещества в пасте и плотностью пасты, а также деформационными характеристиками при прокатке (обжатием и относительной деформацией площади). Исходя из значения предельной плотности упаковки сферической гидроокиси была рассчитана предельная плотность упаковки сухой активной массы (fAM = 0,827), на основании чего, с учётом величины критической относительной деформации площади ленты- основы при прокатке, были оценены критическое обжатие, предельная плотность активной массы в объёме и пористость электрода. Таким образом формализовывался технологический режим прокатки и предлагалось аналитическое решение проблемы соотнесения плотностей активной массы в объёме заготовки и электрода с характеристиками пеноникелевой ленты- основы и величинами критических обжатий и деформаций. На больших экспериментальных выборках было показано, что следование расчётным границам субоколокритических обжатий позволило обеспечивать непревышение критического относительного удлинения и, тем самым, сохранение целостности основы электрода в процессе прокатки.

При рассмотрении элемента симметрии пояса двухмерной деформации между валками прокатного стана и анализе равновесия сил было получено дифференциальное уравнение прокатки пастированной пеноникелевой ленты. Решение данного уравнения, связывающее плотность активной массы в объёме электрода с плотностью активной массы в объёме пастированной пеноникелевой ленты, показателями прессуемости активной массы, пределом текучести при сжатии никеля и относительной деформацией площади, использовалось для аппроксимации экспериментальных деформационных кривых. В результате аппроксимации показано, что показатели прессуемости активной массы зависят от технологического режима прокатки, а именно, от величины обжатия на первом шаге, оцениваемой относительно рассчитанного критического значения. Прессуемость активной массы возрастает с увеличением обжатия и достигает максимума при околокритических обжатиях. Поэтому, при необходимости получения электродов с максимальной плотностью активной массы в объёме технологически наиболее целесообразной представляется одностадийная прокатка с субоколокритическим обжатием.

Поскольку первая производная полученного выражения по плотности активной массы в объёме пастированной ленты всегда положительна, при необходимости получения электродов фиксированной толщины с максимальной плотностью активной массы в объёме и наличии выбора между образцами пе-ноникеля коммерчески доступных толщин более предпочтительна минимальная толщина и высокая загрузка электродной заготовки на этапе пастирования. В этой связи перспективным дополнительным технологическим приёмом является предварительная подкатка пеноникелевой основы до толщины, меньшей минимальной из коммерчески доступных, и рассчитанной в соответствии с предельной плотностью упаковки активной массы и критической относительной деформацией площади электродной ленты в процессе её прокатки. Выбор толщины пеноникелевой матрицы, плотности активной массы в объёме заготовки, стадийности прокатки и обжатий в соответствии с полученными выражениями позволил оптимизировать технологический режим прокатки, в частности, при производстве высокоёмких электродов фиксированной толщины.

По совокупности данных, полученных при прокатках электродных заготовок для аккумуляторов типа АА, была построена выборочная функция Вей-булла, описывающая зависимость вероятности разрушения токосъёма от относительного удлинения полосы. Согласно построенной выборочной функции рассчитана вероятность макроповреждения участка токосъёма при сертифицированном и подтверждённом данными входного контроля критическом относительном удлинении пеноникеля Р(Хкрит = 0,1) = 0,013. Полученная выборочная функция может быть использована для расчёта вероятности выбраковки электродов в связи с повреждением токосъёмной площадки при любых других величинах Хкрит.

Анализ результатов электрических испытаний оксидноникелевых электродов разной толщины и пористости с различным содержанием клея МЦП в составе активной массы не выявил достоверного влияния стабилизирующего полимера на удельные ёмкостные характеристики электродов. Было показано, что эффективность использования гидроксида никеля линейно зависит от толщины и пористости электродов и может быть рассчитана в соответствии с полученным уравнением регрессии.

Применение разработанной математической модели в производстве ок-сидноникелевых электродов позволило достичь высоких удельных ёмкостных и ресурсных характеристик изделий. Так, при формировании по штатному техпроцессу ОНЭ из ГО АР-52, кобальтированной по нитратному и сульфатл ному вариантам, ёмкость составила 0,18- 0,19 А-ч/г (0,60- 0,65 А-ч/см ) электрода при токе разряда 0,2С5; в аналогичных условиях ёмкость ОНЭ из покрытой Со(ОН)2 ГО D2 (Z4-1.5) была 0,17-0,18 А-ч/г (0,58- 0,60 А-ч/см3) электрода. Достигнутая ёмкость ГО- 0,25- 0,26 А-ч/г. Ниже перечисляются изделия, в которых были использованы пастированные оксидноникелевые электроды, изготовленные по оптимизированной технологии.

1. Никель- металлгидридные аккумуляторы типа АА ёмкостью 1,3-1,5 А-ч с температурным рабочим интервалом (-5- +30) °С. Разработка завершена, конструкторской документации присвоена литера О

2. Никель- металлгидридные аккумуляторы типа АА ёмкостью 1,2-1,3 А-ч с температурным рабочим интервалом (-20- +30) °С. При 1разр = 1С5 ёмкость аккумуляторов составляла не менее 0,8С5 в указанных температурных диапазонах. При циклировании в соответствии с правилами МЭК (1зар = 0,1 Cj, хзар = 14 ч) ресурс изделий составил 1000 циклов. Разработка завершена, конструкторской документации присвоена литера О}.

3. Макет никель- водородного аккумулятора номинальной ёмкости 5 А-ч с номинальным напряжением 3,6 В (на 1разр = 0,2С5 при исчерпании 0,8Сном), состоящего из трёх последовательно соединённых элементов. При циклировании в режиме 100 %- ного разряда ресурс изделия превысил 2000 циклов. Испытания продолжаются.

4. Макет никель- металлгидридного аккумулятора формата KSX- 30 Р ёмкостью 37 А-ч с удельной мощностью 51,4 Вт-ч/кг (134 Вт-ч/л). При разряде током 1разр = 300 А (на максимуме возможностей испытательного оборудования), проводимом до напряжения 0,8 В, ёмкость составила 36,8 А-ч. Величина напряжения на середине разрядной кривой- 1,18 В.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тренин, Дмитрий Станиславович, 2006 год

1. Komatsu К., Makizoe S., Kamada Т., Ochi Y., Okito T. Manganese- nickel mixed hydroxide for battery active material and process for manufacturing thereof. US Patent № 6,132,639. Appl. № 09/261,836. Filed Mar. 3, 1999. Int. CI.7 H01M 4/52

2. Химические источники тока: Справочник / Отв. ред. Коровин Н. В., Скундин А. М.- М.: Издательство МЭИ, 2003.- 740 с.

3. Sandeep Dhameja. Electric Vehicle Battery Systems.- Elsevier. Academic Press, 2001

4. Venkatesan S; Aladjov В; Fok К; Hopper Т; Ovshinsky S. R. Nickel Hydroxide Paste with Molasses Binder. US Patent № 6,818,348 Bl. Appl. № 09/501,944. Filed Feb. 10,2000. Int. CI,7 H01M 4/62

5. Von Benda K; Bencziir- Urmossy G; Berger G. Aqueous Nickel Hydroxide Paste of High Flowability. US Patent № 4,940,553. Appl. № 357,273. Filed May 26, 1989. Int. CI.5 НО 1M 4/32

6. Baba Y., Tadokoro M., Yano T. Nickel hydroxide active material for use in alkaline storage cell and manufacturing method of the same. US Patent № 6,203,945 Bl. Appl. № 09/109,070. Filed Jul. 2, 1998. Int. CI.7 H01M 4/32

7. Ohta К., Okada Y., Matsuda H., Toyoguchi Y. Method for producing nickel positive electrode for alkaline storage batteries. US Patent № 6,287,726 Bl. Appl. № 09/000,559. Filed Dec. 30,1997. Int. CI.7 H01M 4/52

8. Kimiya H., Izumi Y., Sakamoto H., Izumi H., Matsumoto I. Positive electrode active material for alkaline storage batteries. US Patent № 6,261,720 Bl. Appl. № 08/887,873. Filed Jul. 3,1997. Int. CI.7 H01M 4/52

9. Izumi H., Sakamoto H., Kimiya H., Izumi Y., Matsumoto I. Active materials for the positive electrode in alkaline storage batteries. US Patent № 6,042,753. Appl. № 09/165,131. Filed Oct. 2, 1998. Int. CI.7 H01B 1/02

10. Ovshinsky S. R., Corrigon D. A., Benson P., Fierro C. A. Nickel metal hydride battery containing a modified disordered multiphase nickel hydroxide positive electrode. US Patent № 5,569,563. Appl. № 300,610. Filed Sep. 2, 1994. Int. CI.6 НО 1M 4/32

11. Hayashi K., Tomioka K., Morishita N., Ikeyama M., Ikoma M. Nickel positive electrode for alkaline rechargeable batteries and nickel metal hydride cells. US Patent № 5,968,684. Appl. № 08/918,185. Filed Aug. 21,1997. Int. CI.6 H01M 4/32

12. Kambayashi M; Nakatani К; Ozaki К; Tomida M; Haraguchi H; Hamamatsu Т. Method and Apparatus for Manufacturing Electrode for Battery. US Patent № 4,887,349. Appl. № 225,696. Filed: Jul. 29, 1988. Int. CI.4 H01M 4/20

13. Кадзуаки Одзаки, Макото Камибаяси. Способ и устройство для изготовления электродов для батарей. Выложенная заявка на изобретение Японии № 2- 288067. МПК5: Н01М 4/26. Дата подачи заявки: 26.04.1989. № 1-108047. Дата выкладки заявки 28.11.1990

14. Von Benda К., Benczur- Urmossy G. Paste for the vibration filling of foam-structure and fiber- structure electrode plates for galvanic cells. US Patent № 5,160,659. Appl. № 619,018. Filed Nov. 28, 1990. Int. CI.5 H01M4/32

15. Агадуллина E. А; Беляев A. JI; Ильенко E. В; Лосицкий А. Ф; Полянский А. И; Родченков H. В; Черемных Г. С; Штуца М. Г. Паста положительного электрода химических источников тока. Патент РФ № 2194341. Приоритет 2001.04.23. Опубл. 2002.12.10. МПКН01М4/32

16. McBreen J. Method for making a nickel positive electrode for an alkaline battery. US Patent № 4,000,005. Appl. № 647,624. Filed Jan. 8, 1976. Int. CI.2 H01M 4/38

17. Демидов Ю. M. Устройство для нанесения материала электрода химического источника тока на непрерывную основу. Патент РФ № 93029252/07. Приоритет 1993.06.09. Опубл. 1995.08.27. МПКН01М4/04

18. Imhof О; Kistrup Н. Method of Simultaneously Sizing and Filling Fibrous-Structure Electrode Matrices for Rechargeable Batteries with an Active Compound Paste. US Patent № 5,238,028 Bl. Appl. № 806,891. Filed Dec. 16, 1991. Int. CI.5 НО 1M 4/20

19. Lozo H. A. Battery Plate Pasting Machine. US Patent № 2,949,940. Filed July 5,1955

20. Kwok W. Y; Ballard G. L. Process for Making Battery Plate. US Patent № 6,454,977. Appl. № 519,555. Filed: March 6, 2000. Int. CI. C04B 035/00

21. Imhof О. Process and device for the continuous filling of fiber structure electrode frames provided with current discharge use. US Patent № 5,085,254. Appl. № 640,507. Filed Jan. 7,1991. Int. CI.5 H01M 4/28

22. Ричардсон Э. Динамика реальных жидкостей.- М.: Мир, 1965.- 328 с.

23. Фортье А. Механика суспензий.- М.: Мир, 1971,- 264 с.

24. Кеннет Дж. Валентас, Энрике Ротштейн, Р. Пол Сингх. Пищевая инженерия: справочник с примерами расчетов. Под общ. ред. канд. техн. наук Ишев-ского А. Л.- Санкт- Петербург.: Профессия, 2004.- 848 с.

25. Справочник химика, Т. V / Отв. ред. Никольский Б. П.- Москва. Ленинград.: Химия, 1966.- 573 с.

26. Малкин А. Я., Урьев Н. Б. Реология // Химическая энциклопедия.- М., 1995.-Т. 4.- С. 246- 250

27. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа.- М.: Наука, 1970.- 904 с.

28. Астарита Дж., Марруччи Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей.- М.: Мир, 1978.- 312 с.

29. Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости. Гидромеханика, перемешивание и теплообмен.- М.: Мир, 1964.- 216 с.

30. Регирер С. А., Шадрина Н. X. О моделях тиксотропных жидкостей // Прикладная математика и механика.- 1978,- Т. 42.- Вып. 5.- С. 856- 865

31. Баран А. А. Полимерсодержащие дисперсные системы.- Киев.: Наукова думка, 1986.- 204 с.

32. Зелютина В. С., Решетникова Г. Г., Тесля В. И., Цедилкин А. П., Чума-ковский О. В., Шолохов Л. Ю. Способ изготовления электродной ленты. Патент РФ № 2186441 от 29.08.2000. Опубл. 27.07.2002. Н01М4/26

33. Plews W. J. Method of Manufacturing Storage- Battery Plates. US Patent № 1,629,636. Appl. № 340,386. Filed Nov. 24, 1919

34. Теория прокатки: Справочник / Отв. ред. Зюзин В. И., Третьяков А. В.-М.: Металлургия, 1982.- 336 с.

35. Мочалов Н. А., Галкин А. М., Мочалов С. Н., Парфёнов Д. Ю. Пласто-метрические исследования металлов.- М.: Интермет Инжиниринг, 2003.- 318 с.

36. Вязников Н. Ф., Ермаков С. С. Применение изделий порошковой металлургии в промышленности.- Москва. Ленинград.: Машгиз, 1960.-188 с.

37. Кипарисов С. С., Либенсон Г. А. Порошковая металлургия.- М.: Металлургия, 1972.- 528 с.

38. Днестровский Н. 3., Померанцев С. Н. Краткий справочник по обработке цветных металлов и сплавов.- М.: Государственное научно- техническое издательство литературы по чёрной и цветной металлургии, 1961.- 411 с.

39. Целиков А. И. Основы теории прокатки.- М.: Металлургия, 1965.-248 с.

40. Белосевич В. К., Нетесов Н. П. Совершенствование процесса холодной прокатки.- М.: Металлургия, 1971.- 272 с.

41. Перельман В. Е. М. Ю. Балыпин- основоположник учения о консолидации порошков // Порошковая металлургия.- 2003,- № 11/12.- С. 8- 25

42. Виноградов Г. А. Теория и практика прокатки металлических порошков // Порошковая металлургия,- 2002.- № 9/10.- С. 94-104

43. Ефимов В. Н., Бровман М. Я. Сопротивление деформации в процессах прокатки.- М.: Металлургия, 1996.- 254 с.

44. Бровман М. Я. Энергосиловые параметры и усовершенствование технологии прокатки.- М.: Металлургия, 1995.- 256 с.

45. Kadau D., Bartels G., Brendel L., Wolf D. E. Pore stabilization in cohesive granular systems // Phase Transitions.- 2003.- V. 76.- № 4- 5.- P. 315- 331

46. Николенко А. Н. Мезоструктура порошковых материалов // Порошковая металлургия.- 1995.- № 11/12.- С. 88- 94

47. Николенко А. Н., Ковальченко М. С. Анализ случайной упаковки идентичных частиц. I. Общая теория // Порошковая металлургия,- 1985.- № 11.- С. 38-41

48. Вольфкович Ю. М. Связь между электрохимическими и капиллярными характеристиками электрохимических элементов с капиллярной мембраной. Общие положения // Электрохимия.- 1978.- Т. XIV.- Вып. 4.- С. 546- 554

49. Белов С. В., Иванчук А. А., Карпинос Д. М., Новиков Ю. М., Павлихин Г. П., Рутковский А. Е. Кинетика пропитки жидкостью пористых сетчатых металлов // Порошковая металлургия.-1981.- № 5.- С. 63- 65

50. Либенсон Г. А. Основы порошковой металлургии.- М.: Металлургия, 1987.- 208 с.

51. Суспензии фторопластовые. Технические условия. ТУ 6-05-1246-81.-Введ. 01.02.82

52. Гороновский И. Т., Назаренко Ю. П., Некряч Е. Ф. Краткий справочник по химии.- Киев.: Наукова думка, 1974.- 992 с.

53. Технология пластических масс / Отв. ред. Коршак В. В.- М.: Химия, 1972,-616 с.

54. Ezhov В. В., Malandin О. G. Structure Modification and Change of Electrochemical Activity of Nickel Hydroxides // Journal of The Electrochemical Society. -1991.-V. 138.-№4.-P. 885- 889

55. Неницеску К. Общая химия.- М.: Мир, 1968

56. Кушкин А. В. Методы контроля характеристик пористых сред, фильтров и аттестации контрольной аппаратуры: Дис. канд. тех. наук.- Новоуральск, 2000.- 110 с.

57. Тренин Д. С., Цедилкин А. П., Тесля В. И., Зарубин А. Н., Залецкая О. Э., Зелютина В. С. Оптимизация технологии нанесения пасты активной массы в производстве электродов // Электрохимическая энергетика.- 2005.- Т. 5.- № 1.-С. 57-60

58. Вещества вспомогательные ОП-7 и ОП-Ю. Технические условия: ГОСТ 8433- 81.- Введ. 01.01.82.- М. Издательство стандартов, 1981

59. Вольдман Г. М., Малочкин О. В., Панов В. С. Свойства и закономерности прессования порошков диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттербия // Цветные металлы.- 2000.- № 5.- С. 93- 96

60. Полимеры. Метод определения вязкости ротационным вискозиметром при определённой скорости сдвига: ГОСТ 25276-82,- Введ. 25.05.82.- М. Издательство стандартов, 1982

61. Вискозиметр «Полимер РПЭ- 1М». Техническое описание и инструкция по эксплуатации 5И2.842.021 ТО,- Тула, 1988

62. Контроль разрушающий и неразрушающий. Метод металлографический: ОСТ 95.10540-98. Отраслевой стандарт.- Введ. 01.07.98.- М. 1998

63. Аккумуляторы никель- кадмиевые герметичные цилиндрические. Общие технические условия: ГОСТ 26367.1- 93.- Введ. 01.01.95.- Минск. Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации

64. Secondary cells and batteries containing alkaline or other non- acid electrolytes- Portable sealed rechargeable single cells- Part 2: Nickel-metal hydride. International Standard. CEIIEC 61951- 2. First edition 2001- 01

65. Aerospace series- Nickel- cadmium batteries- Technical specification. European Standard EN 2570.- 1996

66. Композиционные материалы волокнистого строения / Отв. ред. Фран-цевич И. Н., Карпинос Д. М.- Киев: Наукова Думка, 1970.- 404 с.

67. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений,- М.: Мир, 1989,- 344 с.

68. Краткий справочник физико- химических величин / Отв. ред. Равдель А. А., Пономарёва А. М.- Л.: Химия, 1983.- 232 с.

69. Справочник химика, Т. III / Отв. ред. Никольский Б. П.- Москва. Ленинград.: Химия, 1964.- 1006 с.

70. Болынев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики.-М.: Наука, 1983.-416 с.

71. Самохоцкий А. И., Кунявский М. Н. Металловедение.- М.: Металлургия, 1967

72. Золоторевский В. С. Механические свойства металлов.- М.: Металлургия, 1983.-352 с.