Взаимодействие с материалами электродов

Для эффективной работы сернонатриевого аккумулятора поверхность твердого электролита должна быть полностью смочена электродными расплавами. Смачивание - чрезвычайно важный фактор, от которого зависит рабочий ресурс и внутреннее сопротивление источника.



Наличие даже небольших несмоченных участков поверхности электролита приводит к локальному повышению плотности тока и преждевременному разрушению электролита. Напротив, при полном смачивании, когда не происходит подобного концентрирования тока, его критическая плотность может достигать чрезвычайно высоких значений вплоть до четырех см2.

Смачивание жидким натрием улучшается при повышении температуры: частичное смачивание поверхности при 300°С сменяется полным смачиванием при 350°С, которое, будучи однажды достигнутым, сохраняется при последующем охлаадении. Уменьшение шероховатости поверхности глинозема также способствует смачиванию.

При правильном конструировании СНА, обеспечивающем полное смачивание, поляризация границ электролита с катодом и анодом отсутствует, и внутреннее сопротивление элемента, таким образом, должно равняться сумме сопротивлений электролита и электродов. В идеале на границах электрод - электролит не должно быть никаких других взаимодействий, кроме переноса ионов натрия. Любое другое взаимодействие приведет, очевадно, к росту сопротивления этих границ или к деградации электролита, а как первое, так и второе отрицательно скажется на работе аккумулятора.

Одна из трудностей эксплуатации СНА заключается в постоянном возрастании его сопротивления при продолжительной работе аккумулятора. Повидимому, такое поведение связано с процессами, происходящими на поверхности глинозема, так как обновление натриевого электрода после возрастания сопротивления элемента приводит к восстановлению его начального значения . Скорость, с которой возрастает сопротивление при длительном циклировании, зависит от содержания Lt*O и (в меньшей степени) Nci*O в электролите.

По-видимому, более высокая концентрация щелочных ионов способствует ускоренному выносу примесных ионов из объема электролита на его поверхность, где они образуют барьерный слой, препятствующий переносу ионов. Проблему роста сопротивления удается решить, применяя эмпирически найденные приемы обработки поверхности электролита в сочетании с использованием кислородных геттеров в расплаве натрия. Другое проявление электродоэлектролитного взаимодействия может наблвдаться при использовании керамических электролитов из глинозема с высокой концентрацией щелочного оксида.

Дата размещения: 24-11-2019, 14:53