RU2296383C2 - Электрохимический конденсатор - Google Patents
Электрохимический конденсатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2296383C2 RU2296383C2 RU2004137643/09A RU2004137643A RU2296383C2 RU 2296383 C2 RU2296383 C2 RU 2296383C2 RU 2004137643/09 A RU2004137643/09 A RU 2004137643/09A RU 2004137643 A RU2004137643 A RU 2004137643A RU 2296383 C2 RU2296383 C2 RU 2296383C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current collector
- polarizable
- electrode
- active material
- polarizable electrode
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 45
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 claims description 4
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 claims 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 5
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000109 continuous material Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000011532 electronic conductor Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники или, конкретнее, к электрохимическим конденсаторам (конденсаторам с двойным электрическим слоем). Электрохимический конденсатор включает щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, в котором, согласно изобретению, коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены в основном из железа, а поверхность коллекторов тока обоих электродов имеет слой из электропроводного материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита. Техническим результатом является увеличение мощности электрохимического конденсатора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области электротехники или, конкретнее, к электрохимическим конденсаторам (конденсаторам с двойным электрическим слоем).
Изобретение может быть использовано для создания устройств, аккумулирующих электрическую энергию, и применено, например, в системах качественного и аварийного энергообеспечения;
для обеспечения постоянного энергоснабжения при использовании периодически действующих источников энергии;
в системах, аккумулирующих энергию рекуперативного торможения на транспорте;
в качестве тяговых батарей для электротранспорта, в устройствах надежного запуска двигателей внутреннего сгорания.
На современном уровне развития техники уже известны конденсаторы, накапливающие энергию в двойном электрическом слое, образующемся на границе электронного проводника и электролита.
Известен электрохимический конденсатор, включающий щелочной электролит, поляризуемый электрод, выполненный в основном из углеродного материала, и другой электрод, который является по существу неполяризуемым и содержит в качестве активного материала, в основном, гидроксиды никеля. Пористую структуру коллектора тока неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода создают за счет введения в активный материал - гидроксид никеля - электропроводной добавки на основе углерода или никелевого порошка с содержанием около 30 мас.% и 50 мас.% соответственно (А.И.Беляков, «Влияние морфологии и структуры оксидноникелевого электрода на характеристики и продолжительность срока службы угольно-оксидноникелевых электрохимических конденсаторов», The 11th International Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices. December, 2001, Deerfield Beach, Florida/.
В известной конструкции активная масса с электропроводной добавкой напрессована на токоведущую основу.
Гидроксидноникелевые электроды, получаемые известным способом, не обладают необходимыми для работы в составе электрохимического конденсатора мощностными и ресурсными характеристиками.
У конденсаторов с известными электродами наблюдают снижение характеристик при ресурсных испытаниях из-за окисления электропроводной добавки. Срок службы конденсаторов при выдержке при постоянном напряжении 1.2 В при комнатной температуре составил не более 2000 часов.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является электрохимический конденсатор, включающий щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита (US Patent №6181546 по кл. H 01 L 9/00, 1999 г.).
В известном конденсаторе коллектор тока неполяризуемого электрода выполнен из спеченного никелевого порошка и полимерного войлока, металлизированного никелем, а коллектор тока поляризуемого электрода выполнен из меди, серебра или никеля, покрытого серебром или золотом.
Спеченные и волокновые гидроксидноникелевые электроды при определенной оптимизации их толщины и содержания активного материала, а также подборе соответствующих добавок вполне удовлетворяют требованиям для неполяризуемого электрода электрохимического конденсатора, а именно имеют высокие мощностные характеристики в широком диапазоне температур (от -50 до +60°С), ресурс более 500000 циклов и срок службы более 10 лет.
Однако недостатком известной конструкции является сложность реализации высокой мощности. Увеличение мощности конденсатора напрямую связано с уменьшением толщины электродов и увеличением их числа в конденсаторе.
Технология спеченного и волоконного электродов ограничивает изготовление электродов толщиной менее 200 мкм, к тому же требует сложных технологических процессов, использования водородных печей и дорогих реактивов.
Задачей предлагаемого изобретения является увеличение мощности электрохимического конденсатора при сохранении его удельной энергии.
Технический результат в предлагаемом изобретении достигают созданием электрохимического конденсатора, включающего щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, в котором, согласно изобретению, коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены в основном из железа, а поверхность коллекторов тока обоих электродов имеет слой из электропроводного материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита.
Металлическое железо в щелочном электролите устойчиво к разрушению за счет пассивации и образования на поверхности слоя из оксидных материалов, что не позволяет иметь хороший контакт с активным материалом поляризуемого электрода из активированного углерода и активным материалом неполяризуемого электрода.
При этом металлическое железо сочетает дешевизну и высокую электропроводность, поэтому может выполнять роль коллектора тока неполяризуемого электрода.
Для обеспечения необходимого хорошего контакта активного материала с коллектором тока поверхность коллекторов тока поляризуемого и неполяризуемого электродов, в том числе поверхность пор неполяризуемого электрода имеет слой из материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита. Этот слой имеет необходимый электрический контакт с железным коллектором и активным материалом электрода.
При этом слой может быть не сплошным и не защищать железный коллектор от коррозии, поскольку при рабочих потенциалах электрода железо находится в пассивном состоянии.
Изобретение характеризуется также тем, что слой на поверхности коллектора тока неполяризуемого электрода может быть выполнен из углерода, и/или карбида, и/или металла, например платинового металла (рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия), кобальта, никеля, также их сплавов, карбидов и их различных комбинаций.
Предлагаемые материалы устойчивы к коррозии в среде щелочного электролита и имеют хороший контакт как с железным коллектором, так и с активным материалом электрода.
В соответствии с изобретением слой на поверхности коллектора тока поляризуемого электрода выполнен из углерода и/или металла, например платинового металла (рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия), кобальта, никеля, меди, серебра, а также их сплавов, карбидов и их различных комбинаций.
Углеродное покрытие коллектора тока поляризуемого электрода может быть нанесено на коллектор путем пиролиза углеводородов.
Металл может быть нанесен гальванически или напылением.
Изобретение характеризуется тем, что коллектор тока поляризуемого электрода заявляемого конденсатора может быть выполнен из меди, поскольку обнаружено, что медь является устойчивой к коррозии в широком диапазоне рабочих напряжений конденсатора.
В предлагаемом изобретении пористая часть коллектора тока неполяризуемого электрода может быть изготовлена из железного материала с высокой поверхностью, например из порошка или волокон.
Для повышения электропроводности порошок и войлок могут быть спечены в восстановительной атмосфере.
Для упрощения технологии пористая часть коллектора тока, выполненного в основном из железа, может быть изготовлена из сплошного материала, поверхность которого обработана механическим способом, например, с помощью стальных щеток или электрохимическим, например путем электрохимического травления железной ленты в водном электролите.
Активный материал неполяризуемого электрода в предлагаемом изобретении может быть выполнен на основе гидроксидов никеля, или гидроксидов и оксидов других металлов: марганца, железа, меди, серебра. Данные материалы могут обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита практически при постоянном потенциале и выполнять роль неполяризуемого электрода.
При заряде и разряде конденсатора на поляризуемом электроде из активированного углеродного материала происходит заряд и разряд двойного электрического слоя, что приводит к изменению потенциала электрода.
Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из гидроксидов никеля, можно проиллюстрировать следующим уравнением:
Эти процессы проходят преимущественно при потенциале около +0,43 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.
Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из оксидов меди, можно проиллюстрировать следующим уравнением:
Эти процессы проходят преимущественно при потенциале около -0,3 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.
Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из оксидов серебра, можно проиллюстрировать следующим уравнением:
Эти процессы проходят преимущественно при потенциале около +0,56 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.
Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из гидроксидов и оксидов железа, можно проиллюстрировать следующим уравнениями:
При работе конденсатора можно использовать одну из реакций, описанных уравнениями (2) или (3). Эти процессы проходят соответственно при потенциалах около -0,6 и +0,9 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.
Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде, содержащем оксиды марганца, можно проиллюстрировать следующим уравнением:
Эти процессы проходят в узком интервале потенциалов +0,15-+0,35 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.
Предлагаемое изобретение поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежом, на котором изображен предлагаемый электрохимический конденсатор.
Электрохимический конденсатор с щелочным электролитом 1 содержит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока 2 и активного материала 3, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока 2 которого имеет часть с пористой структурой 4, в порах которой расположен активный материал 5, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита.
Коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены в основном из железа. Каждый коллектор тока обоих электродов имеет на поверхности свой слой 6 из материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита. Причем слои каждого коллектора могут быть из различных материалов, выбираемых в зависимости от технологических условий.
Поверхность коллектора тока поляризуемого электрода имеет слой материала 6, который имеет электрический контакт с коллектором тока и активным материалом из углерода 3. Поверхность коллектора тока неполяризуемого электрода, в том числе его пористая часть 4, имеет слой материала 6, который имеет электрический контакт с коллектором тока и активным материалом 5 неполяризуемого электрода, размещенным в порах 4 коллектора тока.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.
Пример 1. Поляризуемый электрод конденсатора с размерами 75×70 мм и толщиной 150 мкм включал коллектор тока 2 из железной фольги (100 мкм) с покрытием 6, содержащим углерод и карбид железа, и активный материал 3 в виде пластины из угольного активированного порошка с поверхностью 1500 м2/г и связующим.
Неполяризуемый гидроксидноникелевый электрод с размерами рабочей поверхности 75×70 мм и толщиной 120 мкм включал железный коллектор тока 2, который имел пористую часть 4 толщиной до 30 мкм, полученную путем механической обработки поверхности железной ленты с помощью стальных щеток. Слой материала 6 на поверхности пор коллектора неполяризуемого электрода состоял из смеси карбида железа и углерода. Активный материал неполяризуемого электрода из гидроксида никеля 5 синтезировался в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли никеля и щелочи.
Поляризуемый и неполяризуемый электроды были разделены сепаратором из пористого полимерного материала.
В качестве электролита 1 использовали раствор гидроксида калия с концентрацией 6 моль/л. Общий счет пар поляризумых и неполяризуемых электродов в конденсаторе составил 40 шт. Суммарная емкость соединенных параллельно поляризуемых электродов составляла 2200 Ас, неполяризуемых - 4800 Ас. Объем конденсатора составил 0,19 л. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,4 В.
Пример 2. В отличие от примера 1, активный материал неполяризуемого электрода из гидроксида железа 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли железа и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 0,4 В.
Пример 3. В отличие от примера 1, активный материал неполяризуемого электрода из оксида марганца 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли марганца и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,2 В.
Пример 4. В отличие от примера 1, активный материал неполяризуемого электрода из оксида меди 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли меди и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 0,7 В.
Пример 5. В отличие от примера 1, слой материала 6 на поверхности пор 4 коллектора тока неполяризуемого электрода был выполнен из никеля, а активный материал 5 неполяризуемого электрода из гидроксида никеля синтезировался в поровом пространстве коллектора тока путем катодной обработки коллектора тока в водном растворе соли никеля.
Пример 6. В отличие от примера 5, слой материала 6 на поверхности пор 4 коллектора тока неполяризуемого электрода был выполнен из платины.
Пример 7. В отличие от примера 1, слой материала 6 на поверхности пор 4 коллектора тока неполяризуемого электрода был выполнен из никеля, а активный материал 5 неполяризуемого электрода, содержащий оксиды железа синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли железа и щелочи.
В качестве электролита 1 использовали раствор гидроксидов калия и бария. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,8 В.
Пример 8. В отличие от примера 1, активный материал неполяризуемого электрода из оксида серебра 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли серебра и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,6 В.
Пример 9. В отличие от примера 1, коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из меди (50 мкм), а пористая часть 4 коллектора тока неполяризуемого электрода толщиной до 50 мкм была получена путем электрохимического травления железной ленты в водном электролите.
Суммарная емкость соединенных параллельно поляризуемых электродов составляла 2200 Ас, неполяризуемых - 8500 Ас.
Пример 10. В отличие от примера 9, коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из железа (100 мкм) с покрытием 6 из серебра.
Пример 11. В отличие от примера 9, коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из железа (100 мкм) с покрытием 6, содержащим никель и углерод.
Пример 12. В отличие от примера 9, коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из железа (100 мкм) с покрытием 6, содержащим палладий.
Пример 13. В отличие от примера 1, пористая часть коллектора тока 4 толщиной до 70 мкм была получена путем припекания железного порошка к железной ленте в восстановительной атмосфере.
Суммарная емкость соединенных параллельно поляризуемых электродов составляла 2200 Ас, неполяризуемых - 12000 Ас.
Характеристики конденсаторов с активным материалом неполяризуемого электрода на основе гидроксидов никеля, описанных в примерах 1, 5, 6, 9-13 в сравнении с прототипом, представлены в таблице.
| Таблица Характеристики конденсаторов |
||
| Пример 1, 5, 6, | Прототип | |
| 9-13 | ||
| Рабочее напряжение, В | 1.4 | 1.4 |
| Емкость, Ф | 3200 | 3200 |
| Внутреннее сопротивление, мОм | 0.2 | 0.4 |
| Число электродных пар | 40 | 20 |
| Толщина поляризуемого электрода, мкм | 150 | 300 |
| Толщина неполяризуемого электрода, мкм | 120 | 300 |
| Общая емкость неполяризуемых электродов. Ас | 4800-12000 | 18000 |
| Объем конденсатора, л | 0.19 | 0.19 |
| Запасаемая энергия, Втч/л | 4.6 | 4.6 |
| Максимальная мощность, Вт/л | 12.9 | 6.4 |
| Срок службы при температуре 80°С и напряжении 1.35 В | Более 2 месяцев | Более 3 месяцев |
| Ресурс при температуре 40°С, циклы | Более 200 000 | Более 500 000 |
Из таблицы следует, что изготовленные в соответствии с предлагаемым изобретением конденсаторы имеют одинаковую удельную емкость и энергию по сравнению с конденсатором, описанным в прототипе, но превосходят его по мощностным характеристикам.
Благодаря железным коллекторам описанные в примерах конденсаторы значительно дешевле конденсатора, описанного в прототипе.
Claims (3)
1. Электрохимический конденсатор, включающий щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, отличающийся тем, что коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены из железа или меди и коллекторы тока обоих электродов имеют слой, выполненный из электропроводного материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита.
2. Электрохимический конденсатор по п.1, отличающийся тем, что материал слоя на поверхности коллектора тока неполяризуемого электрода выполнен из углерода и/или металла, например рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия, кобальта, никеля, также их сплавов, карбидов, оксидов и их различных комбинаций.
3. Электрохимический конденсатор по п.1, отличающийся тем, что материал слоя на поверхности коллектора тока поляризуемого электрода выполнен из углерода и/или металла, например рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия, кобальта, никеля, меди, серебра, а также их сплавов, оксидов, карбидов и их различных комбинаций.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004137643/09A RU2296383C2 (ru) | 2004-12-23 | 2004-12-23 | Электрохимический конденсатор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004137643/09A RU2296383C2 (ru) | 2004-12-23 | 2004-12-23 | Электрохимический конденсатор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2296383C2 true RU2296383C2 (ru) | 2007-03-27 |
Family
ID=37999335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004137643/09A RU2296383C2 (ru) | 2004-12-23 | 2004-12-23 | Электрохимический конденсатор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2296383C2 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2528076A2 (fr) | 2011-05-27 | 2012-11-28 | Saft | Électrode negative pour supercondensateur asymétrique à électrode positive à base d'hydroxyde de nickel et a électrolyte alcalin et son procédé de fabrication |
| RU2573387C2 (ru) * | 2011-02-21 | 2016-01-20 | Джапан Капаситор Индастриал Ко., Лтд. | Электродная фольга, токоотвод, электрод и элемент для аккумулирования электрической энергии с их применением |
| RU2611722C1 (ru) * | 2015-11-16 | 2017-02-28 | Игорь Николаевич Варакин | Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора |
| RU2695773C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2019-07-26 | Игорь Николаевич Варакин | Твердотельный электрохимический конденсатор |
| RU205784U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-08-11 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Электрохимический конденсатор |
| RU2784889C2 (ru) * | 2020-03-25 | 2022-11-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергокристалл" | Суперконденсатор для систем автономного электроснабжения и портативного пуска автотранспортной техники |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761713A (en) * | 1987-11-06 | 1988-08-02 | North American Philips Corp. | Glycol based mid-volt capacitor |
| GB2182203B (en) * | 1985-10-25 | 1988-12-14 | Nippon Chemicon | An electrolyte for electrolytic capacitor |
| US4957827A (en) * | 1988-07-08 | 1990-09-18 | Battery Technologies Inc. | Rechargeable alkaline manganese cells with zinc anodes |
| RU2125313C1 (ru) * | 1997-08-29 | 1999-01-20 | Попов Андрей Вениаминович | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
| US6181546B1 (en) * | 1999-01-19 | 2001-01-30 | Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa “Elton” | Double layer capacitor |
| RU2183877C2 (ru) * | 1999-08-27 | 2002-06-20 | Закрытое акционерное общество "ЭЛЛИТ ХОЛДИНГ" | Электрохимический конденсатор с двойным электрическим слоем |
-
2004
- 2004-12-23 RU RU2004137643/09A patent/RU2296383C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2182203B (en) * | 1985-10-25 | 1988-12-14 | Nippon Chemicon | An electrolyte for electrolytic capacitor |
| US4761713A (en) * | 1987-11-06 | 1988-08-02 | North American Philips Corp. | Glycol based mid-volt capacitor |
| US4957827A (en) * | 1988-07-08 | 1990-09-18 | Battery Technologies Inc. | Rechargeable alkaline manganese cells with zinc anodes |
| RU2125313C1 (ru) * | 1997-08-29 | 1999-01-20 | Попов Андрей Вениаминович | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
| US6181546B1 (en) * | 1999-01-19 | 2001-01-30 | Aktsionernoe Obschestvo Zakrytogo Tipa “Elton” | Double layer capacitor |
| RU2183877C2 (ru) * | 1999-08-27 | 2002-06-20 | Закрытое акционерное общество "ЭЛЛИТ ХОЛДИНГ" | Электрохимический конденсатор с двойным электрическим слоем |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2573387C2 (ru) * | 2011-02-21 | 2016-01-20 | Джапан Капаситор Индастриал Ко., Лтд. | Электродная фольга, токоотвод, электрод и элемент для аккумулирования электрической энергии с их применением |
| US9418796B2 (en) | 2011-02-21 | 2016-08-16 | Japan Capacitor Industrial Co., Ltd. | Electrode foil, current collector, electrode, and electric energy storage element using same |
| EP2528076A2 (fr) | 2011-05-27 | 2012-11-28 | Saft | Électrode negative pour supercondensateur asymétrique à électrode positive à base d'hydroxyde de nickel et a électrolyte alcalin et son procédé de fabrication |
| RU2611722C1 (ru) * | 2015-11-16 | 2017-02-28 | Игорь Николаевич Варакин | Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора |
| RU2695773C1 (ru) * | 2018-03-29 | 2019-07-26 | Игорь Николаевич Варакин | Твердотельный электрохимический конденсатор |
| RU2784889C2 (ru) * | 2020-03-25 | 2022-11-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Энергокристалл" | Суперконденсатор для систем автономного электроснабжения и портативного пуска автотранспортной техники |
| RU205784U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-08-11 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Электрохимический конденсатор |
| RU2823037C1 (ru) * | 2023-07-28 | 2024-07-17 | Акционерное общество "Энергия" (АО "Энергия") | Способ изготовления неполяризуемого электрода электрохимического конденсатора |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10720640B2 (en) | Aluminum-based metal-air batteries | |
| US4248682A (en) | Carbon-cloth-based electrocatalytic gas diffusion electrodes, assembly and electrochemical cells comprising the same | |
| CN100343930C (zh) | 带双电层的电容器 | |
| JP4264198B2 (ja) | 二重電気層を備えるコンデンサ | |
| AU2003292419B2 (en) | Electrochemical cell suitable for use in electronic device | |
| EP1365427B1 (en) | Electric double layer capacitor | |
| JPH10507881A (ja) | 二層コンデンサー | |
| JP2008544543A (ja) | ヘテロジーナス型電気化学スーパーキャパシタ及びその製造方法 | |
| RU2279148C2 (ru) | Соединение, имеющее высокую электронную проводимость, электрод для электрохимической ячейки, содержащий это соединение, способ изготовления электрода и электрохимическая ячейка | |
| RU2296383C2 (ru) | Электрохимический конденсатор | |
| US9397345B2 (en) | Cathodes for lithium-air battery cells with acid electrolytes | |
| JP4894282B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| RU45201U1 (ru) | Электрохимический конденсатор | |
| EP1724797A2 (en) | Electric double layer capacitor, control method thereof, and energy storage system using the same | |
| JP2020196944A (ja) | 還元反応用電極、およびそれを用いた反応デバイス | |
| RU2121728C1 (ru) | Электрохимический накопитель энергии | |
| KR102801846B1 (ko) | 고전압 전기이중층커패시터의 제조방법 | |
| US20240105393A1 (en) | Cathode and electrolytic capacitor | |
| JP2006080335A (ja) | 電気化学キャパシタ | |
| JP2014063789A (ja) | 電気二重層コンデンサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071224 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20090220 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100610 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100720 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120813 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: SUB-LICENCE Effective date: 20130613 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131224 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20141020 |