PL248340B1 - Hybrydowy kondensator litowo-jonowy - Google Patents

Hybrydowy kondensator litowo-jonowy

Info

Publication number
PL248340B1
PL248340B1 PL447463A PL44746324A PL248340B1 PL 248340 B1 PL248340 B1 PL 248340B1 PL 447463 A PL447463 A PL 447463A PL 44746324 A PL44746324 A PL 44746324A PL 248340 B1 PL248340 B1 PL 248340B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
lithium
electrolyte
electrode
hybrid
graphite
Prior art date
Application number
PL447463A
Other languages
English (en)
Other versions
PL447463A1 (pl
Inventor
Adam Maćkowiak
Paweł Jeżowski
Krzysztof Fic
Original Assignee
Politechnika Poznanska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznanska filed Critical Politechnika Poznanska
Priority to PL447463A priority Critical patent/PL248340B1/pl
Publication of PL447463A1 publication Critical patent/PL447463A1/pl
Publication of PL248340B1 publication Critical patent/PL248340B1/pl

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/022—Electrolytes; Absorbents
    • H01G9/035—Liquid electrolytes, e.g. impregnating materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest hybrydowy kondensator litowo-jonowy składający się z umieszczonych w bezwodnym, organicznym elektrolicie elektrody ujemnej oraz dodatniej, przedzielonych separatorem, gdzie elektroda dodatnia wykonana jest z węgla o wysoce rozwiniętej powierzchni właściwej, a elektroda ujemna wykonana jest z grafitu. Elektrolit zawiera octan litu o wzorze 1.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy kondensator litowo-jonowy z zastosowaniem jako urządzenie do konwersji i magazynowania energii.
Kondensatory podwójnej warstwy elektrycznej (ang. Electric Double-Layer Capacitors, EDLCs), zwane także superkondensatorami, (ang. Supercapacitors, SCs), składają się z dwóch elektrod wykonanych najczęściej z węgla aktywnego (ang. activated carbon, AC) oddzielonych od siebie separatorem oraz zanurzonych w roztworze elektrolitu, co przykładowo przedstawiono w zgłoszeniu patentowym P.434065. EDLCs to bardzo atrakcyjne rozwiązania na rynku urządzeń magazynowania/konwersji energii ze względu na uzyskiwaną wysoką gęstość mocy, długi cykl życia i relatywnie krótki czas ładowania. Niemniej jednak, ich istotną wadą jest relatywnie niska wartość gęstości energii co ogranicza ich wykorzystanie jedynie do niszowych dziedzin przemysłu [K. Naoi, W. Naoi, S. Aoyagi, J. Miyamoto, T. Kamino, Acc. Chem. Res., 2012, 46. 1075-1083], Energię kondensatora elektrochemicznego można obliczyć wykorzystując zależność:
E=;CU2 : z.
gdzie: C - pojemność kondensatora elektrochemicznego [F] U - napięcie pracy [V]
Zgodnie z podaną zależnością, w celu zwiększenia ilości energii magazynowanej w kondensatorze, poza zwiększeniem pojemności szczególnie efektywne wydaje się opracowanie układów pracujących przy wyższym napięciu, ze względu na wykładniczą zależność energii kondensatora w funkcji napięcia jego pracy. Dlatego istotne jest, aby uzyskać wyższą stabilność elektrochemiczną elektrolitu, co zostało opisane w opisie patentowym P.392742. Obecnie maksymalne napięcie symetrycznego EDLC, gdzie zarówno elektroda dodatnia jak i ujemna wykonane są z węgla aktywnego, jest ograniczone do 2,7 V. W praktyce przyłożenie napięcia powyżej 2,7 V powoduje - wraz z upływem czasu - znaczny spadek pojemności, związany ze wzrastającym oporem, będący rezultatem uszkodzeń mechanicznych i chemicznych elektrod węglowych. Niepożądane procesy faradajowskie (reakcje uboczne, na przykład wydzielanie się gazu), także prowadzą do wzrostu oporów w układzie i w konsekwencji spadku mocy i energii układu. W związku z tym istnieje ograniczenie napięcia do 2,7 V, które, z pewnością ogranicza także dalsze zwiększanie gęstości energii [K. Naoi, S. Ishimoto, J. Miyamoto, W. Naoi, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 9363],
Obecnie podejmuje się, znaczące wysiłki, aby zwiększyć gęstość energii EDLC do wartości docelowej ok. 20 - 30 Wh-kg-1. Istnieją trzy główne podejścia do osiągnięcia tego celu: pierwszym jest zmiana materiału elektrody na materiał zawierający węgiel wykazujący wyższe wartości pojemności lub wykazujący aktywność redoks: drugie podejście polega na zamianie elektrolitu na bardziej stabilny elektrochemicznie: trzecim i najbardziej obiecującym podejściem, jest opracowanie hybrydowych kondensatorów, łączących mechanizm magazynowania energii EDLCs i mechanizm faradajowskiego magazynowania energii (stosowany np. w ogniwach typu Li-ion). Podjęto wiele badań i obecnie koncepcja konwencjonalnego symetrycznego kondensatora elektrochemicznego została w praktyce rozszerzona na dwie różne kategorie: EDLC oraz hybrydowe systemy litowo-jonowe [D. Cericola, P. Novak, A. Wokaun, R. Kotz, J. Power Sources, 2011, 196,10305 - 10313],
Kondensatory hybrydowe łączące typ akumulatora litowo-jonowego z układem podwójnej warstwy elektrycznej stanowią ciekawą alternatywę dla EDLC. Wykazują one wyższą gęstość energii, przy zachowaniu dopuszczalnej gęstości mocy i żywotności układu [L. Dong, W. Yang, W. Yang, Y. Li, W. Wu, G. Wang. J. Mater. Chem. A. 2019,7. 13810-13832], Mechanizm działania kondensatora hybrydowego opiera się na charakterystycznych właściwościach każdego z materiałów elektrod. Węgiel aktywny o rozwiniętej powierzchni właściwej, stanowiący elektrodę dodatnią, umożliwia magazynowanie ładunku o charakterze niefaradajowskim, a jego potencjał zmienia się liniowo się podczas ładowania i wyładowania. Z kolei w przypadku zainterkalowanego litem grafitu stanowiącego elektrodę ujemną, potencjał jest prawie zawsze stały podczas ładowania i wyładowywania ogniwa i umożliwia magazynowanie ładunku o charakterze faradajowskim, co przedstawiono w opisie patentowym P.413467. Początkowo do kondensatorów hybrydowych w elektrolicie organicznym stosowano związki interkalujące takie jak Li4Ti5Oi2 [B. Serosali, Electrochim. Acta, 2000,45, 2461 -2466] czy L1C0O2 [A. Yoshino, T. Tsubala, M. Shimoyamada, H. Satake, Y. Okano, S. Mori, S. Yata, J. Electroch. Soc., 2004,151, A2180-A2182],
Jednak w przypadku najbardziej obiecującego systemu opartego na Li4TisOi2 i węglu aktywnym wymagana jest znacznie większa masa elektrody dodatniej względem elektrody ujemnej, aby zrównoważyć wysoką gęstość energii ujemnej, a okno napięcia jest ograniczone do zakresu od 1,2 do 3,2 V. W konsekwencji gęstość energii kondensatora hybrydowego jest tylko nieznacznie, wyższa niż w przypadku symetrycznych EDLCs [G.G. Amatucci, F. Badaway, A.D: Pasquier, T. Zheng, J. Electrochem. Soc., 2001, 148, A930 - A939]. Innym podejściem umożliwiającym zwiększenie napięcia pracy jest połączenie grafitowej ujemnej elektrody interkalacyjnej i dodatniej elektrody podwójnej warstwy elektrycznej z węgla aktywnego, przy użyciu soli litu w elektrolicie organicznym. W tym układzie ujemna elektroda grafitowa jest wstępnie litowana przy użyciu pomocniczej metalicznej elektrody litowej w celu utworzenia stabilnego związku interkalacyjnego [T. Aida, K. Yamada, M. Morita, Electrochem. Solid-Stale Lett., 2006, 9, A534 - A536]. Po procesie interkalacji, ogniwo można ładować i wyładowywać w zakresie napięć od 1,9 do 3,6 V. System zaproponowany przez Aida jako elektrody dodatnie i ujemne wykorzystuje węgiel aktywny i węgiel niegrafityzowalny. Bez wstępnego interkalowania elektrody ujemnej pojemność urządzenia hybrydowego zmniejsza się w ciągu kilkudziesięciu cykli ładowania/wyładowania. Jeśli chodzi o układ Fuji, grafit musi być wstępnie interkalowany litem, aby uzyskać kondensator hybrydowy o zadowalającej żywotności. Jednak doświadczenie zaczerpnięte z technologii akumulatorów litowo-jonowych pokazuje, że użycie metalicznego litu może prowadzić do niekontrolowanego wzrostu temperatury i zapłonu systemów, o czym wspomniano w opisie patentowym US2007/0002524A1. Następnym krokiem w rozwoju technologii byłoby wyeliminowanie pomocniczej elektrody litowej.
W literaturze znane są koncepcje kondensatorów litowo-jonowych, w których jony litu pochodzą z wysoce stężonego roztworu elektrolitycznego [C. Decaux, G. Lota, E. Raymundo-Pinero, E. Frackowiak, F. Beguin. Electrochim: Acta, 2012, 86, 282 - 286]. Ponieważ elektrolit jest integralną częścią całego systemu, udało się uniknąć stosowania metalicznego litu i wszystkich kwestii bezpieczeństwa związanych z jego użytkowaniem. Ogniwo elektrochemiczne zostało zbudowane z elektrody dodatniej stanowiącej węgiel aktywny i grafitu jako elektrody ujemnej. W przeciwieństwie do powszechnie stosowanego elektrolitu (1 - molowy roztwór LiPF6, w EC:DMC), wykorzystany został 2-molowy roztwór soli litowej bis(trifluorometano)sulfonoimidu (LiTFSI) w mieszaninie rozpuszczalników lEC:DMC. Wybór LiTFSI został podyktowany wyróżniająca się rozpuszczalnością tej soli w porównaniu do konwencjonalnych soli litu. Podczas ładowania ogniwa wzrasta potencjał elektrody z węgla aktywnego, a obniża się potencjał elektrody grafitowej - na skutek interkalacji jonów litu pochodzących z roztworu elektrolitu. Ponieważ maksymalny potencjał elektrody dodatniej musi być ograniczony do ok. 4,2 V względem Li/Li+ (aby uniknąć utleniania elektrolitu), nie jest możliwe wprowadzenie wszystkich niezbędnych jonów litu jednym impulsem ładowania przy C/10 (gdzie C oznacza teoretyczną pojemność grafitu). Pomimo, że w elektrolicie występuje nadmiar jonów litu, proces pre-interkalacji prowadzi do zauważalnego zmniejszenia stężenia jonów Li+ w objętości elektrolitu. W konsekwencji zmniejszenie stężenia elektrolitu powoduje spadek przewodnictwa, co niestety prowadzi do zmniejszenia mocy układu. Należałoby więc zadbać, aby pomimo interkalacji elektrody grafitowej jonami litu z roztworu, w elektrolicie pozostała taka ilość soli, która pozwoliłaby na utrzymanie jego wysokiego przewodnictwa. Dodatkowo, mając na uwadze bilans ładunku gromadzonego na elektrodzie ujemnej i dodatniej, należy odpowiednio dobrać stężenie reagenta redoks tak, aby ładunek interkalacji (elektroda ujemna) był równoważony reakcją redoks (elektroda dodatnia).
Przedstawione wcześniej rozwiązanie dało pozytywny rezultat, który został opisany w zgłoszeniu patentowym P.437689. W zgłoszeniu tym wykorzystano sól tiocyjanianu litu, jednak nieznana reakcja utleniania tiocyjanianu, powoduje powstanie osadu na elektrodzie dodatniej. Konsekwencją jest pogorszenie pracy cyklicznej kondensatora, dlatego dalej poszukiwany jest dodatek do elektrolitu, który poza skuteczną interkalacją, pozwoli na długą żywotność kondensatora litowo-jonowego.
Octan litu jest substancją znaną i często wykorzystywaną w chemii przemysłowej, głównie jako bufor dla żelowej elektroforezy DNA lub RNA [J.R. Brody, E.S. Calhoun, E. Gallmeier, T. D. Creavalle, S. E. Kern. Biotechniques. 2018, 37, 4]. Octan litu jest również wykorzystywany w chemii materiałowej do modyfikowania kompozytów grafenowo poliuretanowych [Y. Jiang, C. Lu, X. Liu, Y. Jiang, Y. Ding, Micro Nano Lett. 2020, 15, 213 - 217], a także w elektrochemii jako hydrożelowy elektrolit polimerowy kondensatora elektrochemicznego pracującego w środowisku wodnym (Pat.240381) lub w regeneracji elektrolitu węglanowego ogniwa paliwowego (Pat.234555). Jednak nieznane jest dotąd wykorzystanie octanu litu jako dodatku do organicznego, bezwodnego elektrolitu w celu przeprowadzania kontrolowanej reakcji utleniania i otrzymania pojemności umożliwiającej jednoetapowe zainterkalowanie elektrody ujemnej w kondensatorze litowo-jonowym.
Istotą wynalazku jest hybrydowy kondensator litowo-jonowy składający się z rozdzielonych separatorem elektrody ujemnej oraz elektrody dodatniej. Całość zanurzona jest w bezwodnym, organicznym roztworze elektrolitu zawierającym octan litu (LiOAc) o wzorze 1.
Korzystnie masa LiOAc w elektrolicie kondensatora powinna wynosić minimalnie 0,7 masy aktywnej elektrody grafitowej i maksymalnie 1,5 masy aktywnej elektrody grafitowej, korzystnie stosunek ten równy jest 0,9 (grafit : LiOAc).
Optymalny wariant elektrolitu przewiduje mieszaninę octanu litu (LiOAc) o wzorze 1 w 1-molowym roztworze heksafluorofosforanu litu (LiPF6) o wzorze 2, a także rozpuszczalników: węglanu etylenu (EC) o wzorze 3 i węglanu dimetylu (DMC) o wzorze 4. Stosunek objętościowy EC:DMC wynosi 1:1.
W proponowanym systemie elektroda ujemna zbudowana jest z materiału zawierającego grafit, a elektroda dodatnia zbudowana z materiału węglowego o silnie rozwiniętej powierzchni właściwej. Układ umożliwia interkalację litu w elektrodę ujemną z wykorzystaniem jonów litu pochodzących z elektrolitu. Hybrydowy kondensator litowo-jonowy według wynalazku nadaje się do zastosowania w temperaturze od -25 do 65°C, korzystnie 30°C, przy napięciu od 1,8 do 4,5 V, korzystnie 2,2 do 4,2 V.
Zastosowanie rozwiązania według wynalazku pozwoliło na uzyskanie następujących korzyści technologiczno-użytkowych:
• zastosowanie napięcie pracy - 2,2 - 4,2 V, • brak konieczności pre-interkalacji elektrody ujemnej przy użyciu metalicznego litu, • wysoka stabilność elektrochemiczna elektrolitu.
Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1, przedstawia krzywą interkalacji jonów litu w strukturę grafitu z dodatkiem octanu litu do elektrolitu, fig. 2 woltamperogram przedstawiający aktywność redoks jonów octanowych w elektrolicie - przedstawiona krzywa prezentuje układ, w którym elektrodę dodatnią stanowi węgiel aktywny, a elektrodę ujemną metaliczny lit, fig. 3 przedstawia krzywą ładowania/wyładowania galwanostatycznego przedstawiającą aktywność redoks jonów octanowych w elektrolicie - przedstawiona krzywa prezentuje układ, w którym elektrodę dodatnią stanowi węgiel aktywny, a elektrodę ujemną metaliczny lit.
Wynalazek stanowi hybrydowy kondensator litowo-jonowy bazujący na mieszaninie soli octanu litu z heksafluorofosforanem litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu, którego sposób otrzymywania przedstawiają poniższe przykłady:
Przykład I
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,1 mola octanu litu oraz dopełniono 1-molowym roztworem heksafluorofosforanu litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu w stosunku objętościowym 1:1. Składniki mieszano w temperaturze pokojowej do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny, zwanej elektrolitem. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą o składzie: Kuraray YP80F (80%), politetrafluoroetylen (PTFE) (5%), sadza węglowa C65 (15%). Obie elektrody o powierzchni 2 cm2 rozdzielono przy pomocy dwóch separatorów GF/D. Elektrodę referencyjną wykonano z metalicznego litu. Tak złożony układ umieszczono w naczyniu 3-elektrodowym, a następnie nasączono roztworem elektrolitu.
Skonstruowany układ w temperaturze 65°C poddano galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu: gęstość prądu wyrażono w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,5 A-g-1; 2.2 - 4,5 V).
Przykład II
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,2 mola octanu litu oraz dopełniono 1-molowym roztworem heksafluorofosforanu litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu w stosunku objętościowym 1:1. Składniki mieszano w temperaturze pokojowej do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny, zwanej elektrolitem. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą o składzie: Kuraray YP80F (80%), politetrafluoroetylen (PTFE) (5%), sadza węglowa C65 (15%). Obie elektrody o powierzchni 2 cm2 rozdzielono przy pomocy dwóch separatorów GF/D. Elektrodę referencyjną wykonano z metalicznego litu. Tak złożony układ umieszczono w naczyniu 3-elektrodowym, a następnie nasączono roztworem elektrolitu.
Skonstruowany układ w temperaturze 0°C poddano galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu: gęstość prądu wyrażono w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,3 A-g-1; 1,8 - 3,8 V).
Przykład III
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,01 mola octanu litu oraz dopełniono 1-molowym roztworem heksafluorofosforanu litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu w stosunku objętościowym 1:1. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC152P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą o składzie: Kuraray YP80F (80%), politetrafluoroetylen (PTFE) (5%), sadza węglowa C65 (15%). Obie elektrody o powierzchni 2 cm2 rozdzielono przy pomocy dwóch separatorów GF/D. Elektrodę referencyjną wykonano z metalicznego litu. Tak złożony układ umieszczono w naczyniu 3-elektrodowym, a następnie nasączono roztworem elektrolitu.
Skonstruowany układ w temperaturze 30°C poddano galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu: gęstość prądu wyrażono w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,2 A-g-1; 1,8 - 3,6 V).
Przykład IV
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,05 mola octanu litu oraz dopełniono 1-molowym roztworem heksafluorofosforanu litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu w stosunku objętościowym 1:1. Składniki mieszano w temperaturze pokojowej do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny, zwanej elektrolitem. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą o składzie: Kuraray YP80F (80%), politetrafluoroetylen (PTFE) (5%), sadza węglowa C65 (15%). Obie elektrody o powierzchni 2 cm2 rozdzielono przy pomocy dwóch separatorów GF/D. Elektrodę referencyjną wykonano z metalicznego litu. Tak złożony układ umieszczono w naczyniu 3-elektrodowym, a następnie nasączono roztworem elektrolitu.
Skonstruowany układ w temperaturze 50°C poddano galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu: gęstość prądu wyrażono w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,1 A-g-1; 2,0 - 4,0 V).
Przykład V
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 1 mol octanu litu oraz dopełniono 1-molowym roztworem heksafluorofosforanu litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu w stosunku objętościowym 1:1. Składniki mieszano w temperaturze pokojowej do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny, zwanej elektrolitem. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą o składzie: Kuraray YP80F (80%), politetrafluoroetylen (PTFE) (5%), sadza węglowa C65 (15%). Obie elektrody o powierzchni 2 cm2 rozdzielono przy pomocy dwóch separatorów GF/D. Elektrodę referencyjną wykonano z metalicznego litu. Tak złożony układ umieszczono w naczyniu 3-elektrodowym, a następnie nasączono roztworem elektrolitu.
Skonstruowany układ w temperaturze pokojowej poddano galwanostatycznemu ładowani u/wyładowaniu: gęstość prądu wyrażono w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (1 A-g-1; 2,0 - 4,0 V).
Przykład VI
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,5 mola octanu litu oraz dopełniono 1-molowym roztworem heksafluorofosforanu litu w węglanie etylenu i węglanie dimetylu w stosunku objętościowym 1:1. Składniki mieszano w temperaturze pokojowej do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny, zwanej elektrolitem. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora litowo-jonowego wykonano z folii aluminiowej pokrytej warstwą o składzie: Kuraray YP80F (80%), politetrafluoroetylen (PTFE) (5%), sadza węglowa C65 (15%). Obie elektrody o powierzchni 2 cm2 rozdzielono przy pomocy dwóch separatorów GF/D. Elektrodę referencyjną wykonano z metalicznego litu. Tak złożony układ umieszczono w naczyniu 3-elektrodowym, a następnie nasączono roztworem elektrolitu.
Skonstruowany układ w temperaturze pokojowej poddano galwanostatycznemu ładowani u/wyładowaniu: gęstość prądu wyrażono w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,4 A-g-1; 2,4 - 4,4 V).

Claims (3)

1. Hybrydowy kondensator litowo-jonowy składający się z umieszczonych w bezwodnym, organicznym elektrolicie elektrody ujemnej oraz dodatniej przedzielonych separatorem, gdzie elektroda dodatnia wykonana jest z węgla o wysoce rozwiniętej powierzchni właściwej, a elektroda ujemna wykonana jest z grafitu, znamienny tym, że elektrolit zawiera octan litu o wzorze 1.
2. Hybrydowy kondensator litowo-jonowy według zastrz. 1 znamienny tym, że ilość dodatku octanu litu w elektrolicie znajduje się w proporcji do masy aktywnej elektrody ujemnej w stosunku mas grafit: octan litu zawierającym się w przedziale 0,7 - 1,5, korzystnie 0,9.
3. Hybrydowy kondensator litowo-jonowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że elektrolit stanowi mieszaninę octami litu o wzorze 1 w 1-molowym roztworze heksafluorofosforanu litu o wzorze 2, a także rozpuszczalników: węglanu etylenu (o wzorze 3) i węglanu dimetylu (o wzorze 4), przy czym stosunek objętościowy węglan etylenu : węglan dimetylu wynosi 1:1.
PL447463A 2024-01-03 2024-01-03 Hybrydowy kondensator litowo-jonowy PL248340B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL447463A PL248340B1 (pl) 2024-01-03 2024-01-03 Hybrydowy kondensator litowo-jonowy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL447463A PL248340B1 (pl) 2024-01-03 2024-01-03 Hybrydowy kondensator litowo-jonowy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL447463A1 PL447463A1 (pl) 2025-03-31
PL248340B1 true PL248340B1 (pl) 2025-12-01

Family

ID=95154170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL447463A PL248340B1 (pl) 2024-01-03 2024-01-03 Hybrydowy kondensator litowo-jonowy

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL248340B1 (pl)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL416099A1 (pl) * 2016-02-11 2017-08-16 Politechnika Poznańska Kondensator elektrochemiczny operujący w roztworze zawierającym aniony octanowe
PL437689A1 (pl) * 2021-04-26 2022-10-31 Politechnika Poznańska Hybrydowy kondensator elektrochemiczny

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL416099A1 (pl) * 2016-02-11 2017-08-16 Politechnika Poznańska Kondensator elektrochemiczny operujący w roztworze zawierającym aniony octanowe
PL437689A1 (pl) * 2021-04-26 2022-10-31 Politechnika Poznańska Hybrydowy kondensator elektrochemiczny

Also Published As

Publication number Publication date
PL447463A1 (pl) 2025-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cericola et al. Hybridization of electrochemical capacitors and rechargeable batteries: An experimental analysis of the different possible approaches utilizing activated carbon, Li4Ti5O12 and LiMn2O4
JP7096973B2 (ja) 非水電解液二次電池の製造方法および製造システム
CN113270631B (zh) 用于高能量密度的含石墨电池组的电解质
JP5883120B2 (ja) リチウム二次電池用電解液、及び当該電解液を含む二次電池
CN103069637B (zh) 锂二次电池用非水电解液和包含所述非水电解液的锂二次电池
CN105409050B (zh) 用于锂二次电池的非水电解液和含有其的锂二次电池
KR100570359B1 (ko) 하이브리드 전지
US9293796B2 (en) Metal-air battery with dual electrode anode
Wang et al. Interface solvation regulation stabilizing the Zn metal anode in aqueous Zn batteries
Boltersdorf et al. Electrochemical performance of lithium-ion capacitors evaluated under high temperature and high voltage stress using redox stable electrolytes and additives
WO2013188594A2 (en) Non-aqueous electrolytic rechargeable batteries for extended temperature range operation
US11522221B2 (en) Gelation reagent for forming gel electrolyte and methods relating thereto
JP2003242964A (ja) 非水電解質二次電池
US20230037790A1 (en) Green electrolytes for electrochemical energy storage
JP2013145712A (ja) 非水電解液二次電池
CN111247680A (zh) 非水性电解质、非水性电解质能量储存设备及其制备方法
AU2012270250A1 (en) Method for assembling a hybrid lithium supercapacitor
JP5245191B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP2006222072A (ja) 非水電解質二次電池
JP4114259B2 (ja) リチウム二次電池用電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
PL244111B1 (pl) Hybrydowy kondensator elektrochemiczny
JP5553169B2 (ja) リチウムイオン二次電池
PL244110B1 (pl) Hybrydowy kondensator elektrochemiczny
PL244345B1 (pl) Hybrydowy kondensator elektrochemiczny
PL248340B1 (pl) Hybrydowy kondensator litowo-jonowy