Результат интеллектуальной деятельности: ОКИСЛО-НИКЕЛЕВЫЙ ЭЛЕКТРОД

Окисло-никелевый электрод, активная масса которого содержит добавку окислов кобальта, в настоящее время известен и широко применяется в различных аккумуляторах.

Для получения максимального активирующего действия кобальта необходимо производить совместное осаждение гидроокисей никеля и кобальта.

Однако твердые растворы гидроокисей, получающиеся при введении кобальта в окисло-никелевый электрод, не стабильны в процессе циклирования. При первом же заряде в процессе анодного окисления основная часть взаимного твердого раствора гидроокисей распадается на самостоятельные фазы, так как образующиеся окислы никеля и кобальта высших степеней валентности имеют различный тип кристаллической решетки. В процессе дальнейшего циклирования окислы кобальта лишь способствуют диспергированию активной массы и повышению коэффициента использования никеля при электрохимических процессах.

Таким образом, в существующих окисло-никелевых электродах активирующее действие добавки кобальта заключается в основном в диспергировании активной массы электрода.

Общим для всех известных окисло-никелевых электродов с добавкой окислов кобальта является то, что они лишь незначительно отличаются от окисло-никелевых электродов без добавки кобальта по потенциалам окисления - восстановления и характеру зарядно-разрядных кривых. Из-за высокого потенциала при заряде у таких электродов уже после сообщения им количества электричества, соответствующего 30-50% фактической емкости, начинается выделение кислорода в связи с протеканием процесса окисления гидроксильных ионов. При этом коэффициент использования тока в процессе заряда быстро падает.

Использование таких электродов в аккумуляторах приводит к необходимости сообщать при заряде аккумулятора количество электричества, превышающее фактическую емкость аккумулятора в 1,2-1,7 раза, для обеспечения полного заряда положительного электрода.

Применение таких электродов в герметичных аккумуляторах требует условий, обеспечивающих сравнительно быстрое поглощение внутри аккумулятора кислорода, выделяющегося при заряде, во избежание деформации и разрыва корпуса аккумулятора. Это обеспечивается за счет уменьшения количества электролита, повышенного расхода кадмия, введения дополнительных электродов. Все это, в свою очередь, приводит к значительному снижению удельных электрических и эксплуатационных характеристик аккумулятора.

С целью улучшения электрических характеристик предлагается применить взаимный твердый раствор окислов кобальта в окислах никеля со структурой типа γ=NiOOH в качестве активной массы окисло-никелевого электрода, работающего в щелочных растворах, например в щелочных герметичных кадмий-никелевых аккумуляторах. Аналогичную структуру имеют также СоООН-1 и синий Со(ОН)₂.

Такой устойчивый твердый раствор, не распадающийся в процессе циклирования, может быть получен, например, путем совместного осаждения окислов никеля и окислов кобальта при катодной поляризации в растворе азотно-кислых солей никеля и кобальта. При этом получается активная масса с почти неограниченным твердым раствором окислов кобальта в окислах никеля.

При значительном количестве добавки окислов кобальта (20% и более) происходит существенное изменение вида зарядно-разрядных кривых окисло-никелевого электрода. Заряд и разряд его происходит при более отрицательных потенциалах.

Снижение зарядного потенциала такого электрода при том же значении потенциала выделения кислорода на электроде позволяет провести полный заряд электрода практически без выделения кислорода, причем окончание заряда электрода и переход к окислению гидроксильных ионов с выделением кислорода сопровождается резким подъемом потенциала электрода. Это свидетельствует о конце заряда электрода - и последующий перезаряд не является необходимым.

Применение такого электрода в герметичных щелочных кадмий-никелевых аккумуляторах ввиду полного отсутствия газовыделения дает возможность значительно увеличить количество электролита в аккумуляторе, вплоть до полного заполнения межэлектродных зазоров, что снижает внутреннее сопротивление аккумулятора и улучшает его характеристики при низких температурах и больших плотностях тока. При этом также уменьшается потеря емкости за счет равномерного и полного заряда всех участков электрода. Снижение потенциала положительного электрода делает невозможным его саморазряд за счет окисления гидроксильных ионов, значительно снижая общий саморазряд аккумуляторов.