RU182720U1 - Гибридный суперконденсатор - Google Patents
Гибридный суперконденсатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU182720U1 RU182720U1 RU2018102788U RU2018102788U RU182720U1 RU 182720 U1 RU182720 U1 RU 182720U1 RU 2018102788 U RU2018102788 U RU 2018102788U RU 2018102788 U RU2018102788 U RU 2018102788U RU 182720 U1 RU182720 U1 RU 182720U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- supercapacitor
- energy
- electrodes
- electrolyte
- hybrid supercapacitor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- 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
Abstract
Использование: для резервного накопления, хранения и выдачи энергии. Сущность полезной модели заключается в том, что гибридный суперконденсатор состоит из электродов на основе азот-допированного графенового материала (N=13-14 мас.%), содержащего в структуре бензимидазольные фрагменты, сепаратора и электролита. Технический результат: обеспечение возможности накопления и выдачи большего количества энергии. 1 ил.
Description
Заявленное техническое решение относится к устройствам для резервного накопления, хранения и выдачи энергии и может быть использовано в энергетике, как основной источники питания.
Известен суперконденсатор, состоящий из подложки из диэлектрического материала или высокоомного полупроводника, на которой последовательно расположены слой металла, имеющий структурно сопряженную когерентную границу со следующим слоем твердотельного электролита с быстрой суперионной проводимостью и верхний электрод из проводящего материала, который также имеет структурно сопряженную когерентную границу со слоем суперионного проводника, см. L. Despotuli, A.V. Andreeva, В. Rambabu "Nanoionics of advanced superionc conductors" Ionics, v. 11, 2005, стр. 1-9. Однако реализация данного суперконденсатора требует проведения поиска специальных материалов для верхнего электрода, сохраняющих характеристики быстрого (частота до 1010 Гц) ионного транспорта, для чего используются только материал, который имеет структурно сопряженную когерентную границу со слоем суперионного проводника. Данная конструкция суперконденсатора не обеспечивает создания батарей конденсаторов для дальнейшего повышения их емкости и не может быть использована в составе гибридных схем в виде тонкопленочных структур без формирования внешних токоведущих дорожек, наличие которых снижает надежность устройства. Указанные суперконденсаторы имеют удельную емкость свыше 100 мкФ/см2 и достаточно высокую частоту перезарядки свыше 1 МГц, однако не удовлетворяют растущим потребностям современных технологий и методов формирования устройств микросхемотехники, требующих для своего осуществления все большего разнообразия применяемых конструкций и устройств, в особенности таких устройств, которые способны функционировать длительное время без использования внешних источников питания, расширения их функциональных возможностей, компактности и минимального объема создаваемых приборов.
Известен суперконденсатор, состоящий из подложки из диэлектрического материала или высокоомного полупроводника, на которой последовательно расположены слой металла, который имеет структурно сопряженную когерентную границу со следующим слоем суперионного проводника, и верхний электрод из проводящего материала, который также имеет структурно сопряженную когерентную границу со слоем суперионного проводника, новым является то, что, верхний электрод выполнен из материала, обеспечивающего формирование барьера Шоттки с односторонней проводимостью на границе с предыдущим слоем, см. патент РФ №2298257.
Таким образом, из уровня техники известны суперконденсаторы высокой емкости, содержащие два электрода, из которых один или оба являются поляризуемыми, электролит и сепаратор. Однако существенным недостатком всех известных суперконденсаторов является то, что толщина двойного электрического слоя, формирующегося на границе электролита с электродами, ограничивает удельную емкость суперконденсатора, так как в образовании емкости не участвуют быстрые, обратимые фарадеевские реакции на поверхности электрода (псевдоемкость), а емкость образуется только за счет двойного электрического слоя.
Наиболее близким техническим решением по количеству близких признаков к заявляемой полезной модели является суперконденсаторы с псевдоемкостным эффектом W. Ai, W. Zhou, Zh. Du, Y. Du, H. Zhang, X. Jia, et al, Benzoxazole and benzimidazole heterocycle-grafted graphene for high-performance supercapacitor electrodes, J. Mater. Chem. 22 (2012) 23439-23446, в которых заряд хранится как на поверхности электрода за счет двойного электрического слоя, так и в объеме материала посредством протекания Фарадеевских реакций. Таким образом, заряд, который способен запасать суперконденсатор с псевдоемкостным эффектом может быть больше, чем у его аналогов, работающих по принципу двойного электрического слоя.
Полезная модель решает задачу создания энергонакопительного устройства (гибридного суперконденсатора) с высокой удельной емкостью (400-500 Ф/г) и высокой плотностью энергии. Сущность полезной модели, как технического решения, выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения, указанного выше результата: гибридный суперконденсатор предназначен для резервного накопления, хранения и выдачи энергии. Электроды суперконденсатора (1) представляют из себя никелевую подложку (2), на которую нанесен композит (3) из азот-допированного графенового материала и сажи в массовом соотношении 9:1, а также политетрафторэтилен в качестве связующего компонента для лучшей адгезии. В качестве электролита (4) используется 10% водный раствор серной кислоты. Сепаратор (5) представляет из себя пористую пленку из целлюлозы. При подаче тока на электроды суперконденсатора заряд накапливается по двум механизмам: (а) образования двойного электрического слоя, (б) протекание окислительно-восстановительных процессов на поверхности электрода. Псевдоемкость конденсатора обусловлена наличием азот-допированного графенового материала (N=13-14 мас. %), содержащего в структуре бензимидазольные фрагменты способные участвовать в окислительно-восстановительных процессах. При подключении нагрузки к электродам происходит разряд суперконденсатора, электроны перемещаются от отрицательного электрода к положительному через нагрузку, а ионы переходят в раствор электролита от поверхности электродов, в итоге накопленная энергия выделяется на внешней нагрузке. Техническим результатом является накопление, хранение и выдача большего количества энергии.
Claims (1)
- Энергонакопительный прибор, а именно гибридный суперконденсатор, на основе азот-допированного графенового материала (N=13-14 мас.%), содержащего в структуре бензимидазольные фрагменты, причем прибор включает в себя электроды, сепаратор и электролит, и отличающийся тем, что электроды представляют собой подложку с нанесенным нанокомпозитом, состоящим из азот-допированного графенового материала, сажи и связующего компонента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102788U RU182720U1 (ru) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Гибридный суперконденсатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102788U RU182720U1 (ru) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Гибридный суперконденсатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU182720U1 true RU182720U1 (ru) | 2018-08-29 |
Family
ID=63467448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018102788U RU182720U1 (ru) | 2018-01-24 | 2018-01-24 | Гибридный суперконденсатор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU182720U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726199C1 (ru) * | 2019-01-10 | 2020-07-10 | Открытое акционерное общество "Элеконд" | Устройство на основе суперконденсатора для получения электрической энергии из внутриатомной |
RU203052U1 (ru) * | 2020-06-26 | 2021-03-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) | Гибридный графеновый суперконденсатор |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130045427A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Nanoteck Instruments, Inc. | Prelithiated current collector and secondary lithium cells containing same |
RU142031U1 (ru) * | 2013-10-02 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Суперконденсатор |
RU2523425C2 (ru) * | 2012-05-12 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Суперконденсатор |
CN104701024A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-06-10 | 宁波南车新能源科技有限公司 | 一种混合型超级电容器 |
RU175936U1 (ru) * | 2017-05-31 | 2017-12-25 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Суперконденсатор |
-
2018
- 2018-01-24 RU RU2018102788U patent/RU182720U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130045427A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-02-21 | Nanoteck Instruments, Inc. | Prelithiated current collector and secondary lithium cells containing same |
RU2523425C2 (ru) * | 2012-05-12 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" | Суперконденсатор |
RU142031U1 (ru) * | 2013-10-02 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Суперконденсатор |
CN104701024A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-06-10 | 宁波南车新能源科技有限公司 | 一种混合型超级电容器 |
RU175936U1 (ru) * | 2017-05-31 | 2017-12-25 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Суперконденсатор |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726199C1 (ru) * | 2019-01-10 | 2020-07-10 | Открытое акционерное общество "Элеконд" | Устройство на основе суперконденсатора для получения электрической энергии из внутриатомной |
RU203052U1 (ru) * | 2020-06-26 | 2021-03-19 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) | Гибридный графеновый суперконденсатор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6181855B2 (ja) | リチウムイオンキャパシタの固体電解質相間形成及び陽極プリリチウム化方法 | |
Kumagai et al. | Cycle performance of lithium-ion capacitors using graphite negative electrodes at different pre-lithiation levels | |
US9496090B2 (en) | Method of making graphene electrolytic capacitors | |
US20170263939A1 (en) | Electrode material and energy storage apparatus | |
JP2012244164A (ja) | ハイブリッドキャパシタ | |
JP2012089825A (ja) | リチウムイオンキャパシタ | |
JP2013140977A (ja) | 電極、その製造方法、及びこれを含む電気化学キャパシタ | |
JP2013042134A (ja) | 電気化学キャパシタ用電極及びこれを含む電気化学キャパシタ | |
RU182720U1 (ru) | Гибридный суперконденсатор | |
Yamagata et al. | Ultrahigh-performance nonaqueous electric double-layer capacitors using an activated carbon composite electrode with alginate | |
Gao et al. | Accelerating ion diffusion with unique three-dimensionally interconnected nanopores for self-membrane high-performance pseudocapacitors | |
KR20120129569A (ko) | 하이브리드 커패시터 | |
Shah et al. | Introduction to supercapacitors | |
RU142031U1 (ru) | Суперконденсатор | |
TWI498931B (zh) | 儲能元件 | |
KR102269341B1 (ko) | 고 기공 탄소 소재를 이용한 고출력 전기 에너지 저장장치 | |
RU203052U1 (ru) | Гибридный графеновый суперконденсатор | |
KR102318232B1 (ko) | 캐패시터용 전극 재료 및 이를 포함하는 캐패시터 | |
RU2528010C2 (ru) | Твердотельный суперконденсатор на основе многокомпонентных оксидов | |
US10102982B2 (en) | Electrolytes for supercapacitors | |
Rizwan et al. | Key Factors for Optimizing Energy Density in High‐Performance Supercapacitors | |
Bordun et al. | Biocarbon as an electrode material of asymmetric supercapacitors | |
KR102302822B1 (ko) | 전극구조 및 이를 포함하는 전기화학 소자 | |
Drobnyi | The effect of nanoporous electrode composition on supercapacitor performance | |
KR102288784B1 (ko) | 전기 화학 소자 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180907 |