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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2166219

KONDENSATOR, elektrische Doppelschicht

KONDENSATOR, elektrische Doppelschicht

Name des Erfinders:. Varakin I.N; Stepanov AB. Samitin VV
Der Name des Patentinhabers: Closed Joint Stock Company "Elton"
Korrespondenzanschrift: 107086, Moskau, ul. Strominka 20 MGAPI, kom.315, TK Shirokova
Startdatum des Patents: 1999.05.31

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrotechnik und kann zur Erstellung von Vorrichtungen Akkumulieren elektrischer Energie und in Notstromversorgungssysteme verwendet werden, wenn im kontinuierlichen oder Ausgleichs Subklasse arbeitet; um sicherzustellen, eine konstante Stromversorgung, unter Verwendung einer Batch-Energiequellen, wie Wind- und Solarenergie in; in Geräte regenerative Bremsenergie in den Bereichen Verkehr, als Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge zu akkumulieren. Die Aufgabe, durch die vorgeschlagene Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht zu lösen ist die Schaffung eines tragfähigen Gerät mit einer großen Ressource und Lebensdauer in Kombination mit hoher spezifischer Energie und Leistung. Das technische Ergebnis in der Lösung vorgeschlagen wird, indem ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht enthaltenden geschmolzenen Elektrolyten gelöst, die erfindungsgemäß mit einem Verdickungsmittel versehen ist.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrotechnik und kann zur Erstellung von Vorrichtungen Akkumulieren elektrischer Energie verwendet werden und wird angewendet:

- In Notstromversorgungssysteme im Dauer oder Ausgleichsladung betrieben wird;

- Um konstante Stromversorgung zu gewährleisten, wenn eine Charge von Energiequellen, zum Beispiel Wind- und Solarenergie;

- Bei Geräten Energie regeneratives Bremsen in Transport akkumulieren;

- Als Antriebsbatterien für Elektrofahrzeuge.

Das Funktionsprinzip des bekannten Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, oder elektrochemischen Kondensator zur Verwendung der Energie in der elektrischen Doppelschicht entstehenden des ersten Leiters an der Grenz akkumulierten basiert und mit der zweiten Art (Elektrode - Elektrolyt).

In der Regel Elektroden in solchen Kondensatoren sind aus Kohlenstoffmaterialien mit hoher spezifischer Oberfläche hergestellt. Leistungsaufnahme der Kondensatorspannung wird durch die Kapazitätserweiterung und der elektrischen Doppelschicht begrenzt, die in der jeweiligen Elektrolyt inhärent sind. Wenn vodnogo Elektrolyt Zersetzungsspannung beträgt 1,23 V.

Bekannte Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, darunter zwei Elektroden und wässrigen Elektrolyten (Patent RU N 2054723, Kl. H 01 G 9/00, 1996 YG) mit.

Die Verwendung von organischen Lösungsmitteln als Elektrolyt ermöglicht die Betriebsspannung des Kondensators bis zu 3-4 V zu erhöhen,

Allerdings Realisierung der Großmächte in dem Kondensator eine doppelte elektrische Schicht mit dem organischen Elektrolyten ist schwierig aufgrund der geringen Leitfähigkeit des letzteren.

Der nächste in technischen Wesen der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, einen Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, einschließlich der polarisierbaren Elektroden, Separator und geschmolzenen Elektrolyten (Patent US 5.621.607 N, Cl. H 01 G 9/04, 1993 YG) aufweist.

In dem bekannten Kondensator wird als Elektrolyt, geschmolzenem Chloride und Bromide eingesetzt.

die Elektrodenkapazität der Aktivkohlematerialoberfläche mit 900-1200 m 2 / g in dem Elektrolyten aus eutektisches Gemisch aus Kalium- und Lithiumchloride von 400-500 o C bei etwa 500 F / g, mit einer Oberfläche von 1.500-2.000 m 2 / g 600 beispielsweise, F / g. Die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten bei 400 o C beträgt 1,7 S / cm. Spannungsdegradation geschmolzenes Aluminium und Magnesiumchloriden über 2,5 V, Alkalimetallchloriden - 3,5 V, und Fluoriden - 5 V.

Verwendung von Salzschmelzen Lösung beinhaltet eine Reihe von Problemen mit ihrer hohen Korrosionsaggressivität assoziiert bei erhöhten Temperaturen relativ zu dem Gehäuse Baumaterialien, Shunts, usw.

Diese Probleme sind so groß, dass sie nicht einen Kondensator mit dem geschmolzenen Elektrolyten zu schaffen leisten, um eine akzeptable Praxis für die Ressource und Lebensdauer aufweisen.

Die Aufgabe, durch die vorgeschlagene Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht zu lösen ist die Schaffung eines tragfähigen Gerät mit einer großen Ressource und Lebensdauer in Kombination mit hoher spezifischer Energie und Leistung.

Das technische Ergebnis in der Lösung vorgeschlagen wird, indem ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, einschließlich der Elektroden, wobei mindestens eine davon erreicht ist polarisierbaren, Abscheider und geschmolzenen Elektrolyten, der gemäß der Erfindung ist mit einem Verdickungsmittel versehen ist, die ein Teil des geschmolzenen Elektrolyten ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel ein inertes feinteiliges Material ist.

Materialien können Pulver mit Teilchen von irgendeiner Form (einschließlich Fasern) sein.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel fein verteiltes Material auf Basis von Aluminiumoxid oder Magnesium oder Calcium oder Strontium, oder Bor oder Silicium oder Zirconium oder Yttrium oder Beryllium, oder Mischungen davon, oder Mischoxide dieser Elemente verwendet werden, oder Nitride dieser Elemente oder deren Mischungen oder Mischungen aus Oxiden, Mischoxiden und Nitriden dieser Elemente.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode nicht polarisierbare und umfasst gemacht wird, als aktives Material eine Substanz, die reversibel elektrochemisch oxidierbaren Umgebung und zurückzugewinnen dieses geschmolzenen Elektrolyten.

Dies erhöht die spezifische Energie des Kondensators.

Als aktives Material Substanz kann Metalle der ersten oder zweiten oder dritten Gruppe des Periodensystems oder eine Mischung davon verwendet werden, oder einer Legierung davon mit Kohlenstoff oder Silicium oder Bor oder anderen Metallen.

Metalle und Legierungen können in den Prozess der Aufladung des Kondensators gebildet werden. Sie werden als eine negative Elektrode verwendet.

Einführung in die Verdickungsmittel-Zusammensetzung des Elektrolyten kann einen Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht (Element), das zu erzeugen, wobei der geschmolzene Elektrolyt durch Kapillarkräfte in dem aktiven Elektrodenmaterial und Verdickungsmittel und nicht in Kontakt mit Körperteilen befestigt ist. Dieses Element gelierte Elektrolyt kann als Separator gleichzeitig dienen.

Dies ermöglicht es, erstens, die Korrosion von Baustoffen zu vermeiden, und zweitens, ein Chipelement zu schaffen - Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht.

Der geschmolzene Elektrolyt kann verschiedene Menge an Verdickungsmittel umfassen, d.h. haben in unterschiedlichem Maße von geliert. Am unteren Verdickungsmittel-Gehalt erhöht sich die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten und die Kapazität des Kondensators bei einem höheren - die mechanische Stabilität des Systems erhöht.

Das Wesen des vorgeschlagenen Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht wird durch die folgende Beschreibung und den Beispielen und einer Zeichnung erläutert, die schematisch eine Kondensatorstruktur veranschaulicht.

KONDENSATOR, elektrische Doppelschicht

Ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht umfasst Elektroden 1 und 2, wobei mindestens eine davon polarisierbar ist, einen Separator 3, eine aktive Elektrodenmaterial 4, einem geschmolzenen Elektrolyten 5, in den Elektrolyten eingeführt Eindicker 6, 7 Stromableiter.

Tests wurden als Verdickungsmittel und ein aktives Elektrodenmaterial usw. verwendet unter Verwendung der vorgeschlagenen Konstruktion der verschiedenen Materialien durchgeführt,

Als Material der polarisierbaren Elektrode ist ratsam, leitfähige Materialien mit hoher Oberflächenbeständig geschmolzenen Elektrolytmedium (Aktivkohle, Carbide, Nitride, Oxide, Metalle) zu verwenden.

Die Ergebnisse sind in den folgenden Beispielen gezeigt.

Beispiel 1

Elektroden des Kondensators aus Aktivkohlepulver an der Oberfläche von 900-1200 m 2 / g (20-30 Gew.%) Unter Zusatz von Elektrolyten und hergestellt in Form von Scheiben von 22 mm Durchmesser und 1,2 mm dick. Der Elektrolyt umfasst ein eutektisches Gemisch aus Lithium- und Kaliumchlorid (59 mol.% LiCl) mit 352 o C. Der Schmelzpunkt des Elektrolyten als Verdickungsmittel Pulver Magnesiumaluminat eingeführt (40 wt.%). Separator (aka gelierten Elektrolyten der gleichen Zusammensetzung) in Form einer Pressplatte 1 mm dick. Graphitkollektorplatten sind 24 mm im Durchmesser und 0,3 mm dick.

Beispiel 2

Im Gegensatz zu Beispiel 1 werden die Elektroden aus Aktivkohlepulver mit einer spezifischen Oberfläche von 1500 bis 2000 m2 / g hergestellt.

Beispiel 3

Im Gegensatz zu Beispiel 1 wird eine Elektrode aus einer Platte aus Pulver aus Eisendisulfid (FeS 2) unter Zusatz von Elektrolyten 0,5 mm dick.

Beispiel 4

Im Gegensatz zu Beispiel 1 wird eine Elektrode aus einer Platte aus einem Pulver aus Lithium-Aluminium-Legierung (4,2 Gew.% Lithium) 0,5 mm dick.

Eigenschaften der Kondensatoren bei 400 o C nach den Beispielen in der Tabelle beschrieben.

Auf der Basis des vorgeschlagenen Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht möglich ist, eine bipolare Batterie-Design, einschließlich einer beliebigen Anzahl von Elementen zu schaffen, um die gewünschte Spannung in einem einzigen Gehäuse kombiniert zu erreichen. Das Fehlen von Fällen für jedes der Elemente deutlich die Konstruktion der Batterie zu vereinfachen und ihr Gewicht zu reduzieren.

FORDERUNGEN

1. Ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, einschließlich der Elektroden, wobei mindestens eine davon polarisierbaren, Abscheider und geschmolzener Elektrolyt ist, wobei der Elektrolyt in dem geschmolzenen Verdickungsmittel eingeführt.

2. Ein Kondensator mit einem Doppel nach elektrischen Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdickungsmittel in den Elektrolyten eingearbeitet, einem inerten, fein zerteilten teilchenförmigen Material beliebiger Form.

3. Der Kondensator, elektrische Doppelschicht nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdickungsmittel in feinverteilte Material auf Basis von Aluminiumoxid verwendet, oder Magnesium oder Calcium oder Strontium, oder Bor oder Silicium oder Zirconium oder Yttrium, oder Beryllium oder deren Mischungen oder Mischoxide dieser Elemente, oder Nitride dieser Elemente oder deren Mischungen oder Mischungen aus Oxiden, Mischoxiden und Nitriden dieser Elemente.

4. Ein Kondensator, elektrische Doppelschicht nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode nicht polarisierbare hergestellt und umfasst als aktives Material eine Substanz, die reversibel elektrochemisch oxidierbaren Umgebung und zurückzugewinnen dieses geschmolzenen Elektrolyten.

5. Der Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht nach einem der Ansprüche 1 aufweist - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-polarisierbare Elektrode als aktives Metallmaterial der ersten oder zweiten oder dritten Gruppe des Periodensystems oder Mischungen davon, oder einer Legierung davon und Kohlenstoff umfaßt, oder Silicium oder Bor oder anderen Metallen.

Druckversion
Erscheinungsdatum 05.04.2007gg