PL244345B1 - Hybrydowy kondensator elektrochemiczny - Google Patents

Hybrydowy kondensator elektrochemiczny Download PDF

Info

Publication number
PL244345B1
PL244345B1 PL437689A PL43768921A PL244345B1 PL 244345 B1 PL244345 B1 PL 244345B1 PL 437689 A PL437689 A PL 437689A PL 43768921 A PL43768921 A PL 43768921A PL 244345 B1 PL244345 B1 PL 244345B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
electrolyte
lithium
negative electrode
electrochemical capacitor
electrode
Prior art date
Application number
PL437689A
Other languages
English (en)
Other versions
PL437689A1 (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 PL437689A priority Critical patent/PL244345B1/pl
Publication of PL437689A1 publication Critical patent/PL437689A1/pl
Publication of PL244345B1 publication Critical patent/PL244345B1/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
    • 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
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
    • 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
    • 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)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy kondensator elektrochemiczny składający się z umieszczonych w bezwodnym elektrolicie elektrody dodatniej oraz ujemnej oddzielonych od siebie separatorem, gdzie elektroda ujemna wykonana jest z materiału grafitowego, a elektroda dodatnia wykonana jest z materiału węglowego o silnie rozwiniętej powierzchni właściwej. Elektrolit zawiera tiocyjanian litu o wzorze 1.

Description

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy kondensator elektrochemiczny 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), zbudowane są 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:
2
E^-CU.
gdzie: C - pojemność kondensatora elektrochemicznego [F]
U - napięcie pracy [V]
Zgodnie z podaną zależnością poza zwiększeniem pojemności kondensatora szczególnie efektywne wydaje się opracowanie układów pracujących przy wyższym napięciu, ze względu na kwadratową zależność napięcia pracy od energii kondensatora. Dlatego istotne jest, aby uzyskać wyższą stabilność elektrochemiczną elektrolitu, co zostało opisane w opisie patentowym P.392742. Obecnie maksymalne napięcie zwykłego 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, będącym 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 hamuje 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 (np. 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 podczas ładowania i wyładowania. Z kolei w przypadku 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 Li4TisOi2 [B. Scrosati, Electrochim. Acta, 2000, 45, 2461-2466] czy LiCoO2 [A. Yoshino, T. Tsubata, 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, ./. 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 zainterkalowanego [T. Aida, K. Yamada, M. Morita, Electrochem. Solid-State 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 wspomina opis patentowy US2007/0002524A1.
Następnym krokiem w rozwoju technologii byłoby wyeliminowanie litowej elektrody pomocniczej.
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 LiPFs w EC:DMC), wykorzystany został 2-molowy roztwór soli litowej bis(trifluorometano) sulfonoimidu (LiTFSI) w mieszaninie rozpuszczalników EC:DMC. Wybór LiTFSI został podyktowany wyróżniającą 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 vs. 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).
Istotą wynalazku jest hybrydowy kondensator elektrochemiczny składający się z elektrody dodatniej oraz ujemnej, rozdzielonych separatorem. Całość zanurzona jest w bezwodnym roztworze elektrolitu zawierającym tiocyjanian litu (LiSCN) o wzorze 1.
Korzystnie masa LiSCN w elektrolicie kondensatora powinna wynosić minimalnie 0.75 masy aktywnej elektrody grafitowej i maksymalnie 1.5 masy aktywnej elektrody grafitowej, korzystnie stosunek ten równy jest 0.9 (grafit: LiSCN).
Optymalny wariant elektrolitu przewiduje mieszaninę tiocyjanianu litu (LiSCN) 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 materiału węglowego o silnie rozwiniętej powierzchni właściwej. Układ umożliwia interkalację litu w elektrodę ujemną z wykorzystaniem jonów litu pochodzących z elektrolitu. Hybrydowy kondensator elektrochemiczny 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 napięcia pracy - 2,2 - 4,2 V, • uzyskanie pojemności odwracalnej - 357 mAh-g·1, • uzyskanie wysokiej wartości przewodnictwa elektrolitu niewodnego - 12 mS-cm-1, • uzyskanie wysokiej wartości gęstości energii układu - 101 Wh-kg-1, • uzyskanie wysokiej wartości mocy układu - 1000 W-kg-1, • uzyskanie długiego czasu pracy układu - ok. 1850 cykli ładowania/wyładowania, • pełna interkalacja elektrody ujemnej, • brak konieczności pre-interkalacji elektrody ujemnej przy użyciu metalicznego litu, • wysoka stabilność elektrochemiczna elektrolitu.
Hybrydowy kondensator elektrochemiczny bazujący na mieszaninie soli tiocyjanianu 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 0,01 mola tiocyjanianu 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 elektrochemicznego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora elektrochemicznego 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 badaniom elektrochemicznym: galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,2 A-g-1; 2,2 - 4,2 V) woltamperometrii cyklicznej (0,1 mV-s-1; 2,2 - 4,2 V), oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (100 kHz + 10 mHz).
Przykład II
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,05 mola tiocyjanianu 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 elektrochemicznego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora elektrochemicznego 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 badaniom elektrochemicznym: galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,1 A-g-1; 2,0 - 4,0 V) woltamperometrii cyklicznej (10 mV-s-1; 2,0 - 4,0 V), oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (100 kHz + 10 mHz).
Przykład III
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,085 mola tiocyjanianu 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 ustalenia się jednorodnej mieszaniny, zwanej elektrolitem. Elektrodę ujemną hybrydowego kondensatora elektrochemicznego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora elektrochemicznego 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 100°C poddano badaniom elektrochemicznym: galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,5 A-g-1; 1,8 - 4,5 V) woltamperometrii cyklicznej (5 mV-s-1; 1,8 - 4,5 V), oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (100 kHz + 10 mHz).
Przykład IV
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,1 mola tiocyjanianu 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 elektrochemicznego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora elektrochemicznego 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 75°C poddano badaniom elektrochemicznym: galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,3 A-g-1; 2,2 - 4,0 V) woltamperometrii cyklicznej (2 mV-s-1; 2,2 - 4,0 V), oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (100 kHz + 10 mHz).
Przykład V
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 0,5 mola tiocyjanianu 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 elektrochemicznego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora elektrochemicznego 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 badaniom elektrochemicznym: galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,4 A-g-1; 2,4 - 4,5 V) woltamperometrii cyklicznej (1 mV-s-1; 2,4 - 4,5 V), oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (100 kHz + 10 mHz).
Przykład VI
W kolbie miarowej o objętości 1 dm3 umieszczono 1 mol tiocyjanianu 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 elektrochemicznego wykonano z folii miedzianej pokrytej warstwą mieszaniny: grafit SLC1512P (91%), polifluorek winylidenu (PVdF) (8%) oraz sadza węglowa C65 (1%). Elektrodę dodatnią hybrydowego kondensatora elektrochemicznego 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 -25°C poddano badaniom elektrochemicznym: galwanostatycznemu ładowaniu/wyładowaniu w przeliczeniu na masę elektrody ujemnej (0,2 A-g-1; 2,0 - 4,2 V) woltamperometrii cyklicznej (0,5 mV-s-1; 2,0 - 4,2 V), oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (100 kHz + 10 mHz).

Claims (3)

1. Hybrydowy kondensator elektrochemiczny składający się z umieszczonych w bezwodnym elektrolicie elektrody dodatniej oraz ujemnej oddzielonych od siebie separatorem, gdzie elektroda ujemna wykonana jest z materiału grafitowego, a elektroda dodatnia wykonana jest z materiału węglowego o silnie rozwiniętej powierzchni właściwej, znamienny tym, że elektrolit zawiera tiocyjanian litu o wzorze 1.
2. Hybrydowy kondensator elektrochemiczny według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość tiocyjanianu litu w elektrolicie pozostaje w proporcji do masy aktywnej elektrody ujemnej w stosunku mas grafit:tiocyjanian litu zawierającym się w przedziale 0.7-1.5, korzystnie 0.9.
3. Hybrydowy kondensator elektrochemiczny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że elektrolit stanowi mieszaninę tiocyjanianu 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.
PL437689A 2021-04-26 2021-04-26 Hybrydowy kondensator elektrochemiczny PL244345B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437689A PL244345B1 (pl) 2021-04-26 2021-04-26 Hybrydowy kondensator elektrochemiczny

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL437689A PL244345B1 (pl) 2021-04-26 2021-04-26 Hybrydowy kondensator elektrochemiczny

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL437689A1 PL437689A1 (pl) 2022-10-31
PL244345B1 true PL244345B1 (pl) 2024-01-15

Family

ID=83852891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL437689A PL244345B1 (pl) 2021-04-26 2021-04-26 Hybrydowy kondensator elektrochemiczny

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL244345B1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL248340B1 (pl) * 2024-01-03 2025-12-01 Politechnika Poznańska Hybrydowy kondensator litowo-jonowy

Also Published As

Publication number Publication date
PL437689A1 (pl) 2022-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100570359B1 (ko) 하이브리드 전지
CN103688395A (zh) 非水电解质二次电池用活性物质及其制造方法以及使用其的负极
US20170077553A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4949905B2 (ja) 非水電解液二次電池
US11710853B2 (en) Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte energy storage device, and method for producing nonaqueous electrolyte energy storage device
US20130280599A1 (en) Electricity storage device
JP2003242964A (ja) 非水電解質二次電池
CN107452511B (zh) 锂离子电容器
WO2020135584A1 (zh) 一种电池电解液正极成膜添加剂及使用该添加剂的电解液和锂离子电池
JP2009064715A (ja) 正極体およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2014035963A (ja) 正極材料リチウムイオン蓄電デバイス、及びその製造方法
JP6541873B2 (ja) リチウム二次電池用電解液およびこれを含むリチウム二次電池
EP2879225B1 (en) Electric storage device and electric storage apparatus
KR101018142B1 (ko) 비수 전해액 및 이를 포함하는 이차 전지
PL244345B1 (pl) Hybrydowy kondensator elektrochemiczny
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
PL244110B1 (pl) Hybrydowy kondensator elektrochemiczny
JP2018049821A (ja) 蓄電素子用非水電解質、非水電解質蓄電素子、及び非水電解質蓄電素子の製造方法
PL244111B1 (pl) Hybrydowy kondensator elektrochemiczny
PL248341B1 (pl) Hybrydowy kondensator potasowo-jonowy
PL248342B1 (pl) Hybrydowy kondensator sodowo-jonowy
JP2004103372A (ja) 電気化学ディバイス用非水電解液及びそれを用いた電気化学ディバイス
PL248340B1 (pl) Hybrydowy kondensator litowo-jonowy
RU2834388C1 (ru) Литий-ионный аккумулятор
JP2009260187A (ja) 蓄電デバイス