CN1183563C - 具有双电荷层的电容器 - Google Patents
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Abstract
一种双电荷层电容器，其一个电极由碳材料制成，另一个电极由含有铅的氧化物的材料制成。所述电容器具有改进的比特性和较低的成本。
Description
本发明涉及电气工程，并且可用于生产具有高的比功率特性的能够以高的速率储存和输出电功率的双电荷层(DEL)电容器。
具有液体电解质和由具有高的比表面积的种种材料制成的电极的双电荷层电容器在现有技术中是公知的(例如US 4313084(1982)和4713734(1987)，以及DE 3210420(1983))。当使用各种活性炭作为电极材料时获得了最好的结果。这种电容器的比电容超过2F/cu.cm，同时使用质子惰性的电解质可以使电容器的工作电压增加到2-3V(US 4697224(1987)，Nat.Tech.Report，180，26，#2，pp.220-230)。
在技术实质和可达到的效果方面和本发明最接近的是一种包括两个电极和液体电解质的DEL电容器(即浓度为3-7摩尔/升的碱金属氢氧化物水溶液，具有可极化的(负的)由碳纤维材料制成的电极和不可极化的由氧化镍制成的电极。所述电容器的最大电压等于1.4V，比电容和比能量分别为46F/cu.cm和45J/cu.cm，(WO97/07518，1997，1，27))。
尽管具有大量的旨在改进DEL电容器的技术方案，但是，如何增加其比特性仍然是个亟待解决的问题。因而，特别是，由上述公知电容器可以实现的比电容和比能量的值以及它们的成本使其在电气驱动的运输设备上的应用受到限制。
因此，本发明的主要的和基本的目的是实现DEL电容器的较高的能量密度和较低的成本。
上述目的由此处披露的本发明实现了，其本质在于，可极化的电容电极由碳材料制成，不可极化的电极由包括铅的氧化物作为活性成分的材料制成。
虽然具有这种电极组合的电容器可以利用各种电解质，但是最好是利用无机酸以及它们的混合物的水溶液。
正是由于上面披露的溶液使得DEL电容器的比能量得以增加而使其成本得以降低。比能量的增加是通过把电容器的操作电压增加到2.2-2.6V，并且通过使在酸溶液中可获得的碳材料的电容和碱溶液相比增加1.2-1.4倍实现的。
此外，按照本发明制造的DEL电容器的成本的降低是通过使用比镍的氧化物电极廉价的铅的氧化物电极来实现的。
下面结合附图说明按照本发明的DEL电容器的结构。
这种电容器具有正电极1，负电极2，电流引线3，隔离器4和装有电解质5的壳体6。
通过下面的例子说明本发明的实质。
在这种电容器中使用的正电极(不可极化电极)是由含有铅的氧化物(PbO2)的材料制成的，其几何尺寸为125×70×0.8mm，而负电极是由活性炭纤维制成的纤维电极，其几何尺寸为125×70×1.21mm。负电极具有512.3F/g的比电容。负电极2配备有铅的电流引线3，总重量为12.8g，几何尺寸为125×70×0.2mm，负电极包括在电气上互连的并被置于0.1mm厚的聚丙烯隔离器4的袋中的两部分。负电极的两部分的两侧被强压到正电极1的表面上。具有浓度为1.25g/cu.cm的硫酸水溶液用作电解质。
电容器在2.5A的直流电流下被放电。放电电压从2.2V降低到0.8V。
在上述的放电条件下，电容器的比能量是56.2J/g(270J/cu.cm)。电容器的内电阻等于10.1×10-3欧姆。在整个放电过程中，不能极化的铅氧化物电极上的电位从1.71V降低到1.625V，即，实际上保持不变。
此处提出的电容器使得可以实现多个电容器的串并联连接，并在此基础上实现制备各种电容器组。
利用扩展的放电电压范围可以使得电容器的比能量增加。
上述的例子是说明性的，并不构成对本发明的限制。因而，本领域的技术人员可以作出各种改变和改型。因而，此处提出的电容器的实施例是可以实施的，其中电解质借助于表面张力被约束在电极之间，使得不需要用于填充电解质的专用容器或壳体。
虽然说明了一个其中使用无机酸的水溶液作为电解质的实施例，但是，其它的电解质也可以使用，例如含水的无机盐，酸和盐的触变混合物，以及质子导电的固体电解质(膜)。
所有这些改变和改型都被认为包括在作为下面所附的权利要求的特征的本发明的范围内。
Claims (3)
1.一种双电荷层电容器，所述电容器包括不可极化电极、可极化电极、用于隔离电极的多孔隔离器、和电解质，其特征在于
所述可极化电极基本上由碳材料制成的；
所述不可极化电极基本上由含有铅的氧化物的材料制成；以及
所述电解质包含在电极和隔离器的孔隙中。
2.根据权利要求1所述的一种双电荷层电容器，其特征在于其包括：其中装有所述电极、隔离器和所述电解质的壳体。
3.如权利要求1或2所述的电容器，其特征在于，电解质基本上是无机酸及其混合物的水溶液。
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| CNB971820015A CN1183563C (zh) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 具有双电荷层的电容器 |
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| CN1249062A CN1249062A (zh) | 2000-03-29 |
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1997
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