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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2063085

KONDENSATOR, elektrische Doppelschicht

KONDENSATOR, elektrische Doppelschicht

Name des Erfinders:. Belyakov AI; Bryntsev Uhr
Der Name des Patentinhabers: Joint Stock Company "Elite"
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1993.01.11

Verbrauch: Elektrotechnik, Herstellung von elektrischen Doppelschichtkondensators. Die erfindungsgemäße elektrische Doppelschicht umfaßt eine polarisierbare Kohlenstoffelektrode, die als eine Nickeloxid-Elektrode, einer nicht-polarisierbaren Elektrode und einem Elektrolyten entnommen wird, die verwendet wird als eine Flüssigkeit vysokoelektroprovodnaya Ionen reversibel in Bezug auf die nicht-polarisierbare Elektrode.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft elektrische Industrie, insbesondere zur Herstellung von Kondensatoren mit einer elektrischen Doppelschicht und können bei ihrer Herstellung verwendet werden.

Bekannte Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht aus Kohlenstoff polarisierbaren Elektroden, einen Separator und flüssigen Elektrolyten (japanische Patent N 62449-62, Kl. H 01 G 9/00, publ., 1987).

Durch die Hindernisse die gewünschte technische Ergebnis zu erzielen, wenn die bekannte Kondensator verwendet, enthält es die Tatsache , dass ein derartiger Kondensator 0,6.0,11 J / g (0,95.0,17 J / cm 3) eine geringe Energiedichte aufweist.

Trotz der Fähigkeit, hohe Stromdichte (maximale Strom Einstellung auf die gespeicherte Kapazität von 0,78-5 A / F) und der niedrigen Kosten für Rohstoffe des Systems, niedrige spezifische Eigenschaften zu entladen machen es unmöglich, einen Kondensator mit einer großen (10.600 kJ) Energiegehalt und deren Anwendung in erstellen als die wichtigste Quelle der elektrischen Energie (elektrische Transport, Trägerraketen und anderen Startern.).

Der nächste Kondensator für den gleichen Zweck zu dem beanspruchten Gegenstand auf dem Satz von Attributen ist ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, die Kohlenstoff polarisierbaren und nicht polarisierbare Elektroden und einen Elektrolyten (Patent-Sammlung. Die Elektroindustrie. Serie "Chemische und physikalische Stromquellen", M. 1984, Heft 1 ( 94) str.12-13) als Prototyp genommen.

Die Gründe erschweren Erreichung des technischen Ergebnisses erforderlich ist, wenn die bekannte Kondensator als Prototyp genommen verwenden, umfassen die Tatsache , dass das Vorhandensein von hohen spezifischen Energie (2,5.3 J / g und 2,3 J / cm 3), wie ein Kondensator mit einer hohen spezifischen elektrischen Widerstand (ohm cm 4 hat ) aufgrund eines solchen Festelektrolyten elektrochemischen System zu verwenden.

Darüber hinaus verhindert die Verwendung von teuren Materialien, die in dem Kondensator (Silber, Rb) gemeinsam mit dem hohen Innenwiderstand der verwendeten Kondensatoren in großen Leistungssystemen und mobilen Objekten.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst werden soll, ein neuer Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht zu schaffen, die, wenn sie mit anderen bekannten Kondensatoren des gleichen Typs verglichen würde einen hohen Wert des Entladungsstroms aufweisen, und die Energiedichte betrug weniger teuer herzustellen.

Das technische Ergebnis der Implementierung der Erfindung erhalten wird, ist der Entladungsstrom des Kondensators zu erhöhen und die Kosten zu reduzieren, während eine hohe spezifische Energie erhalten bleibt.

technische Ergebnis bei der Durchführung der Erfindung ist das wird durch die Tatsache erreicht, dass in dem bekannten Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, umfassend polarisierbaren Kohlenstoff und nicht-polarisierbaren Elektroden und der Separator mit einem Elektrolyten imprägniert ist, wie die nicht-polarisierbare Elektrode Oxid-Nickelelektrode eingenommen wird, ein Elektrolyt hoch leitfähigen Elektrolytionen reversibel bezogen auf Nickeloxid-Elektrode.

Angegeben Kondensator, wie der nicht-polarisierbaren Elektrode, die Nickeloxid-Elektrode (polarisierbare Winkel), in Kombination mit einem flüssigen vysokoelektroprovodyaschim Elektrolyt (wässrige Alkalilösung) hat eine hohe spezifische Entladungsstrom aufgrund des flüssigen Elektrolyten bei niedrigen Kosten unter Verwendung kostengünstiger Oxid-Nickel-Elektrode, umfassend .

Dirigiert von der Klägerin Analyse des Standes der Technik, einschließlich der Suche von Patent- und wissenschaftlichen und technischen Informationsquellen und die Quellen, die Informationen über ähnliche Erfindungen enthalten, ergab, dass der Antragsteller nicht ein Analogon gefunden wird, gekennzeichnet durch Merkmale identisch mit allen wesentlichen Merkmale der Erfindung und die Definition der Liste der identifizierten Analoga Prototyp als der nächste analog für die aggregierten Attribute ergab Aggregatmaterial in Richtung der Antragsteller Markenzeichen technische Ergebnis in der beanspruchten Objekt sieht in den Ansprüchen dargelegt.

Die Zeichnung zeigt elektrochemische System vorgeschlagen Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung sind wie folgt.

Der vorgeschlagene Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht umfasst eine polarisierbare Elektrode 1, eine nicht-polarisierbare Elektrode 2 und einen Elektrolyt 3 in den Poren des Separators angeordnet ist. Die polarisierbare Elektrode ist mit einer spezifischen Oberfläche von 900-3000 m 2 / g Kohlenstoffmaterial hergestellt ist . Als nicht-polarisierbare Elektrode Nickeloxid-Elektrode gemacht. Der flüssige Elektrolyt ist Kalilauge mit einer Konzentration von 1-32 tränkt Elektrolyten und zwei in einem Separator zwischen ihnen angeordneten Elektroden.

Wenn kathodische Polarisation in der polarisierbaren Elektrode 0,0 Potentiale ... ® - 0,6 in einer elektrischen Doppelschicht gebildet , die aus hydratisierten Kationen K und N sind auf der negativ geladenen Oberfläche der Kohlenstoff elektrisch adsorbiert. Wenn das Vorspannungspotential gepolten Elektrode im positiven Bereich ist die Entladung und der Transfer von Kationen in den Elektrolyten K zurück. Prozesssicht:



Nickeloxid positive Elektrode mit einem Potential B pre +0,35.0,55 geladen und hat eine elektrische Kapazität der negativen Elektrodenkapazität von mehr als 10-mal oder mehr.

Wenn der Behälter zu ändern und damit das Potential der polarisierbaren Elektrode, das Potential der positiven Elektrode, während auf dem flachen Abschnitt der Ladungs-Entladungs-Kurve ist nicht modifiziert. Somit wird ein Nickeloxid-nicht-polarisierbare Elektrode ist in Bezug auf Veränderungen in der Polarisierbarkeit der Potentiale ideal.

Der Prozess des Ladens und Entladens des Nickeloxids (DEW) -Elektrode ist eine teilweise Protonierung-Deprotonierung an absolute überschüssigen Protonen in einer wässrigen Elektrolytlösung.



Konzentration der Lösung sollte vorsehen,

erforderliche Anzahl von Ladungsträgern für die Durchführung der 2. Zeile

die erforderliche Anzahl von Ladungsträgern für die Bildung von DES auf der polarisierten Elektrode;

die erforderliche Anzahl von Protonen für DEW.

In der Praxis ist diese Konzentration 15-32 Bereich spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 1,5 Ohm-cm.

Leerlaufspannung des geladenen Kondensators



NRC entladenen Kondensator mit einem voll geladenen polarisierbaren Elektrode auf das Potential der nicht-polarisierbaren gleich ist und 0,35.0,5 B, aber in einigen Fällen ist daher das System Entladung auf 0,0 V. lassen, den Betriebsbereich des DEL-Kondensator 0,0.1,15 B.

Die Anwesenheit des vorgeschlagenen Systems (+) NiOOH / Lauge / C (-) liefert Energiedichte von 3 J / g (4,5 J / cm 3), einen spezifischen Entladestrom 2,29.10 A / F.

Somit ist der erfindungsgemäße Kondensator EDL superior in Größe des Entladestroms 2-10-mal und der spezifische Energie 1,2-1,5 mal.

Die Kosten für einen DEL-Kondensator unten beanspruchten Prototyp Kondensatorwert über 25 raz. Wie in dem neuen System der verwendeten Materialien sind allgemein verfügbar und nicht-mangelhaft.

Beispiel

1 Ah - 1 als eine nicht-polarisierbare Elektrode genommen Nickeloxid - Elektrode mit einem Potential von + 0,55 V, eine Kapazität des Potentialbereich Elektrode ® 0,55 0,35 B geladen wird. Die Elektrodenfläche von 187 cm2, einer Dicke von 0,8 mm.

Die polarisierbare Elektrode Sorbens gewebten Kohlenstofffaserdicke von 0,35 mm und einer spezifischen Oberfläche von 1200 m 2 / g, auf beiden Seiten der Nickeloxid - Elektrode befindet. Das verwendete Nickel gewalzten Dicke von 0,05 mm als Kollektor davon. Polypropylen-Vlies Separators von 0,2 mm in der Dicke.

Der Elektrolyt ist Kalilauge Dichte von 1,26 g / cm 3.

Auf der Grundlage dieser Zelle mit einer DEL Kondensatorbatterie hergestellt, bestehend aus 34 in Reihe geschalteten Zellen für Spannung 28 V.

Die Batteriekapazität von 23,5 F an der Entladestrom von 2A mit 28 V bis 15 V.

Impedanz 115,6 × 10 -3 Ohm

Der maximale Entladestrom von 242,2 A

Spezifische elektrische Eigenschaften von 4,17 J / cm 3, 3,04 J / g, 10,3 A / F.

2. Ein Kondensator 102 von Zellen besteht, unterscheidet Zelle aus, dass dadurch, dass anstelle einer einzigen Schicht aus Kohlenstoffsorbens auf beiden Seiten des Nickeloxids Elektrodenschicht oben beschrieben ist 3.

Die Kapazität von 178,9 F Kondensator, wenn der Strom 5A Entladung mit einer Spannung von 28,0 V bis 15,0 V.

Impedanz 68 Ohm × 10 -3

Der maximale Entladestrom 411,7 A

Besondere Merkmale von 5,68 J / cm 3, 3,11 J / g, 2,3 A / F.

Der vorgeschlagene Kondensator mit einer DEL verstärkt den Entladestrom während des Betriebs und ist billiger im Vergleich zu dem bekannten Pegel, während eine hohe spezifische Energie erhalten bleibt.

FORDERUNGEN

Ein Kondensator mit einer elektrischen Doppelschicht, umfassend polarisierbaren Kohlenstoff und nicht polarisierbare Elektroden und der mit dem Elektrolyten imprägnierten Separators, wobei es, daß in die nicht-polarisierbare Elektrode genommen Nickeloxid-Elektrode und der Elektrolyt hoch leitfähigen Elektrolytionen reversibel sowohl hinsichtlich der Nickeloxid-Elektrode.

Druckversion
Erscheinungsdatum 05.04.2007gg