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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2130211

Mit Doppelschichtkondensatoren geschmolzenen Elektrolyten

Name des Erfinders: Andrey V. Popov; Gitelson Alexander; Kuzmin Gennadi Y.
Der Name des Patentinhabers: Andrey V. Popov; Gitelson Alexander; Kuzmin Gennadi Y.
Korrespondenzanschrift: 195112, St. Petersburg, und / I 27 Popov AV
Startdatum des Patents: 1997.08.01

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Hochleistungs elektrischen Kondensatoren und zum Glätten der Spitzenlast in der Zusammensetzung von Hochenergiequellen für elektrische Batterien verwendet werden, aber auch bei der Herstellung von Hochleistungsimpulses und der Standby-Strom. Gemäß der Erfindung enthält ein Kondensator mit polarisierbaren Elektroden mit großer Oberfläche, Körper, Stromleitern, einen Separator und einen Elektrolyten. Der Elektrolyt aus geschmolzenem Salz oder Gemisch von Salzen verwendet. Der Kondensator bei erhöhten Temperaturen betreibbar ist, hat eine hohe Kapazität und Spannung, wird die Spannung Lösungsmittel Abbau beschränkt.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Hochleistungs elektrischen Kondensatoren.

Bekannte Kondensatoren speichern Energie auf Kosten der Kapazität der elektrischen Doppelschicht an der Schnittstelle von "Elektroden-Elektrolyt" (V.P.Kuznetsov et al., "Wege und Perspektiven der Entwicklung und Anwendung von Kondensatoren, elektrische Doppelschicht (Superkondensatoren)" / 1 /. Der Prototyp der beanspruchten Erfindung ist eine Doppelschicht-Kondensatoren FA OH 105Z NEC von Japan hergestellt (cm / 1 /) Die Baugruppe besteht aus acht in Reihe geschalteten Kondensatoren, die positiven und negativen Elektroden aus Aktivkohle und durch Trenn Elektrolyten getrennt. .. 38% iger Schwefelsäure in Wasser. die Nachteile dieses Kondensators sind niedrige spezifische Energie, niedrige Betriebsspannung und niedrige maximale Betriebstemperatur. Diese Nachteile werden durch die Anwesenheit des Lösungsmittels (Wasser) verursacht selbst bei einer Konzentration der Schwefelsäure in einem Gemisch eine relativ niedrige Spannung und niedrige Zersetzungstemperaturgrenze des flüssigen Zustand aufweist.

Die Erfindung zielt darauf ab, die Energiedichte, die maximale Betriebsspannung und Temperatur, Zweischichtkondensatoren und eine Energiedichte zu erhöhen.

Kondensator besteht strukturell aus einem Gehäuse, den positiven und negativen Elektroden, wobei mindestens eine von ihnen eine polarisierbare Elektrode einer großen Oberfläche von aktiviertem kohlenstoffhaltigem Material, feinteiligen Kohlenstoff (Ruß) oder elektrochemisch inerten feinteiligen Metall hergestellt ist; und einen Elektrolyten. Elektroden, die in Kontakt mit dem Elektrolyten und voneinander isoliert ionenleitende Dichtung. Da die ionenleitende Dichtungen können mit Elektrolyt, die Ionenaustauschmembran oder Festelektrolytmembran, die eine poröse dielektrische, angefeuchtet werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Elektrolyt im wesentlichen frei von Lösungsmittelschmelze. Geschmolzener Salze sind viele niedrigen Dampfdruck bei erhöhten Temperaturen praktisch signifikant ^(50-400 o C), hohe Stabilitätseigenschaften bei diesen Temperaturen, sondern auch eine Vielzahl von Spannungen, die elektrochemische Inertheit gespeichert ist, nicht begrenzt Potentialen des Lösungsmittels Zersetzung. In schmilzt deutlich höhere Doppelschichtkapazität von Elektroden aufgrund des Fehlens von Solvatation und spezielle alternierende Struktur der Doppelschicht (B.B.Damaskin, A. A. Petrov. "Einführung in die elektrochemische Kinetik", S.137. M., 83). Schmelzen Kation kann aus der Gruppe ausgewählt werden, um den am wenigsten oder Salzs angegebenen Bedingungen entspricht. Diese Alkalikationen, ^{Erdalkalimetallen,} Zn 2+, Al 3+, NH ₄^{+, N (R}₁ R ₂ R ₃ R ₄₎⁺ oder Mischungen davon. Als Anionen verwendet werden können, insbesondere, NO ₃^{-, NO}₂^{-, SO}₄^{3-, HCO}₄^-, F ^{-, AlCl}₄^{-, ArF}₆^{-, ClO}₄^-,

CO ₃^{2-, PF}₆^{-, BF}_4, R-SO ₃^{-, R-COO -,}



oder Mischungen von (R - Alkyl- oder Arylrest, einschließlich Halogen-Substituenten in der Hauptkette, G - Halogen).

Da die isolierende Dichtungsmaterialien eine hohe chemische Stabilität in der Schmelze bei erhöhten Temperaturen und eine hohe Ionenleitfähigkeit ausgewählt wird. Ein poröser Separator, wie Asbest, Keramik, Glas, Teflon oder dergleichen, der Festelektrolyt, beispielsweise Natrium- -alyuminat b, Ionenaustauschmembran, wie beispielsweise "Nafion" in ^Na + -Form, und die Anionen - Austauschmembran und einer Leitfähigkeit von Ionen, in der Schmelze vorhanden ist.

Es ist zweckmäßig, eine elektrische geschmolzene Elektrolytmischung zu verwenden, um einen niedrigen Schmelzpunkt. Beispielsweise elektrische Gemisch AlCl ₃ (0635) - BaCl ₂ - NaCl bei 50 ^{o C.} Wenn der Schmelzpunkt als Festelektrolyt verwendet wird , Dichtungen oder Ionenaustausch - Membrantrenn es möglich ist , in den positiven und negativen Elektroden mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu verwenden schmilzt gemeinsame ionen - Ionenleitfähigkeit einen Separator, der vom Standpunkt der Eigenschaften des Kondensators wünschenswert sein kann. Falls erforderlich aufgrund der hohen Ionenleitfähigkeit der Schmelzen ist möglich, eine Kondensatorstruktur mit und ohne Spalt zwischen den Separator zu verwenden. Die hohe Ionenleitfähigkeit der Schmelze, in der Regel über die meisten elektrisch Leitfähigkeit Elektrolyten enthaltenden Lösungsmittel (mehr als 100 S / m) ermöglicht es, die Kapazität der Doppelschicht-Kondensatoren mit dem geschmolzenen Elektrolyten zu erhöhen.

Können zwei Kondensator umfassen polarisierbaren Elektrodenleiter elektrochemisch inert eine Art oder eine Elektrode, wobei die zweite Elektrode des Kondensators eine nicht-polarisierbare ist (cm. / 1 ​​/). Nicht-polarisierbare Elektrode beispielsweise, kann eine Metallelektrode mit einer hohen Kathodenpotential Rückgewinnung ihrer Ionen in der Schmelze, die gleichen Elektroden in Batterien mit geschmolzenem Elektrolyten ^(Na +, Li +) verwendet. Kapazitätsdoppelschichtkondensatoren mit einer nicht-polarisierbaren Elektrode 2 mal höher. Als polarisierbare Elektrode (Elektrode) angebracht, Aktivkohlematerial in beliebiger Anordnung zu verwenden, die (Faser, Pulver, Granulaten, Platten, etc.) und / oder teilchenförmiger Kohlenstoff (Ruß), Carbiden, Nitriden, inerte Metalle mit hoher Oberfläche ( beispielsweise Ni, Pt, Pd, Rh, Ru), leitfähige Oxide. ZnCl ₂ als Elektrolyt - , um die Durchführbarkeit der Erfindung zu bestätigen , wurde mit Doppelschichtkondensatoren von den aktiven Elektroden TCA Gewebe, Asbest separator, Graphit und leitfähige geschmolzenen KCl (0,51 moln.d) hergestellt. Bei 250 ^{° C} wurden durch U _{max erhalten.} 1,5, sp. Energie von 35 J / cm ^3, Leistung 6 W / cm ^3.

FORDERUNGEN

1. Ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, umfassend ein Gehäuse, eine positive und negative Elektroden, Separator und ionenleitenden Elektrolyten, wobei der Elektrolyt als eine lösungsmittelfreie geschmolzene Salz oder das Gemisch von Salzen genommen wird.

2. Kondensator nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt als eine eutektische Mischung geschmolzenen Halogeniden genommen wird.

Druckversion
Erscheinungsdatum 05.04.2007gg

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