RU2063085C1 - Конденсатор с двойным электрическим слоем - Google Patents
Конденсатор с двойным электрическим слоем Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063085C1 RU2063085C1 RU93002647A RU93002647A RU2063085C1 RU 2063085 C1 RU2063085 C1 RU 2063085C1 RU 93002647 A RU93002647 A RU 93002647A RU 93002647 A RU93002647 A RU 93002647A RU 2063085 C1 RU2063085 C1 RU 2063085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- capacitor
- polarizable
- electrolyte
- oxide
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: электротехническая промышленность, производство конденсатора двойным электрическим слоем. Сущность изобретения: конденсатор с двойным электрическим слоем содержит поляризуемый угольный электрод, в качестве которого взят оксидно-никелевый электрод, неполяризуемый электрод и электролит, в качестве которого использована высокоэлектропроводная жидкость с ионами, обратимыми по отношению к неполяризуемому электроду. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к производству конденсаторов с двойным электрическим слоем и может быть использовано при их изготовлении.
Известен конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий поляризуемые угольные электроды, сепаратор и жидкий электролит (патент Японии N 62449-62, кл. H 01 G 9/00, опубл. 1987).
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного конденсатора, относится то, что такой конденсатор имеет низкую удельную энергию 0,6.0,11 Дж/г (0,95.0,17 Дж/см3).
Несмотря на способность разряжаться высокими плотностями тока (отношение максимального тока к запасенной емкости составляет 0,78-5 А/Ф) и низкую стоимость исходных материалов системы, низкие удельные характеристики делают невозможным создание конденсаторов с большим (10.600 КДж) запасом энергии и применение их в качестве основного источника питания электромашин (электротранспорт, пусковые стартеры и др.).
Наиболее близким конденсатором того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий поляризуемый угольный и неполяризуемый электроды и электролит (Реферативный сборник. Электрическая промышленность. серия "Химические и физические источники тока ", М. 1984, выпуск 1 (94), стр.12-13), принятый за прототип.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного конденсатора, принятого за прототип, относится то, что при наличии высокой удельной энергии (2,5.3 Дж/г, 2.3 Дж/см3) такой конденсатор имеет высокое удельное электросопротивление (4 Ом см), обусловленное использованием в такой электрохимической системе твердого электролита.
Кроме того, использование в конденсаторе дорогостоящих материалов (серебро, рубидий) наряду с высоким внутренним сопротивлением не позволяет применять эти конденсаторы в крупных энергосистемах и мобильных объектах.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание нового конденсатора с двойным электрическим слоем, который при сравнении с другими известными конденсаторами такого же типа имел бы более высокую величину разрядного тока, удельную энергию и был более дешевым в изготовлении.
Техническим результатом, полученным при осуществлении изобретения, является повышение разрядных токов и снижение стоимости конденсатора при сохранении высокого уровня удельной энергии.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном конденсаторе с двойным электрическим слоем, содержащем поляризуемый угольный и неполяризуемый электроды и сепаратор, пропитанный электролитом, в качестве неполяризуемого электрода взят оксидно-никелевый электрод, в качестве электролита высокопроводящий электролит с ионами, обратимыми по отношению к оксидно-никелевому электроду.
Заявленный конденсатор, содержащий в качестве неполяризуемого электрода оксидно-никелевый электрод (поляризуемый-угольный), в сочетании с жидким высокоэлектропроводящим электролитом (водный раствор щелочи) имеет высокий удельный разрядный ток за счет жидкого электролита и низкую стоимость за счет использования более дешевого оксидно-никелевого электрода.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.
На чертеже представлена электрохимическая система предлагаемого конденсатора с двойным электрическим слоем.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.
Предлагаемый конденсатор с двойным электрическим слоем содержит поляризуемый электрод 1, неполяризуемый электрод 2 и электролит 3, размещенный в порах сепаратора. Поляризуемый электрод выполнен из углеродного материала с удельной поверхностью 900-3000 м2/г. В качестве неполяризуемого электрода взят оксидно-никелевый электрод. Жидким электролитом является водный раствор калиевой щелочи с концентрацией 1-32 Электролит пропитывает оба электрода и размещен между ними в сепараторе.
При катодной поляризации поляризуемого электрода в области потенциалов 0,0...___→ - 0,6 В формируется двойной электрический слой, состоящий из гидратированных катионов К и Н, электрически адсорбированных на отрицательно заряженной поверхности углерода. При смещении потенциала поляризуемого электрода в положительную область происходит его разряд и перенос катионов К обратно в электролит. Вид процесса:
Положительный оксидно-никелевый электрод заряжен предварительно до потенциала +0,35.0,55 В и имеет электрическую емкость, превышающую емкость отрицательного электрода в 10 и более раз.
Положительный оксидно-никелевый электрод заряжен предварительно до потенциала +0,35.0,55 В и имеет электрическую емкость, превышающую емкость отрицательного электрода в 10 и более раз.
При изменении емкости и, следовательно, потенциала поляризуемого электрода, потенциал положительного электрода, находясь на пологом участке зарядно-разрядной кривой, не изменяется. Таким образом, оксидно-никелевый электрод является идеально неполяризуемым по отношению к поляризуемому в области изменения его потенциалов.
Процесс заряда-разряда оксидно-никелевого (ОНЭ) электрода заключается в частичной депротонизации-протонизации при абсолютном избытке протонов в водном растворе электролита.
Концентрация раствора должна обеспечивать
необходимое количество носителей заряда для обеспечения проводимости 2-го ряда
необходимое количество носителей заряда для формирования ДЭС на поляризуемом электроде;
необходимое количество протонов для работы ОНЭ.
В практике этот диапозон концентраций составляет 15-32 Удельное электросопротивление менее 1,5 Ом см.
Напряжение разомкнутой цепи заряженного конденсатора
НРЦ разряженного конденсатора при полностью разряженном поляризуемом электроде равно потенциалу неполяризуемого и составляет 0,35.0,5 В, однако в отдельных случаях допустим разряд системы до 0,0 В. Следовательно, эксплуатационный интервал этого конденсатора с ДЭС 0,0.1,15 В.
НРЦ разряженного конденсатора при полностью разряженном поляризуемом электроде равно потенциалу неполяризуемого и составляет 0,35.0,5 В, однако в отдельных случаях допустим разряд системы до 0,0 В. Следовательно, эксплуатационный интервал этого конденсатора с ДЭС 0,0.1,15 В.
Наличие предлагаемой системы (+) NiOOH /раствор щелочи/ С (-) обеспечивает удельную энергию 3 Дж/г (4-5 Дж/см3), удельный разрядный ток 2,29.10 А/ф.
Таким образом, заявленный конденсатор с ДЭС превосходит известные по величине разрядного тока в 2-10 раз и удельной энергии в 1,2-1,5 раза.
Стоимость заявленного конденсатора с ДЭС ниже стоимости конденсатора по прототипу более чем в 25 рaз. Применяемые в новой системе материалы широко доступны и недефицитны.
Пример.
1. В качестве неполяризуемого электрода взят оксидно-никелевый электрод, заряженный до потенциала + 0,55 В, емкость электрода в интервале потенциалов 0,55 _→ 0,35 В - 1 Ач. Площадь электрода 187 см2, толщина 0,8 мм.
Поляризуемый электрод углеволокнистый тканый сорбент толщиной 0,35 мм и удельной поверхностью 1200 м2/г, расположенный с обеих сторон оксидно-никелевого электрода. В качестве такового коллектора используется никелевый прокат толщиной 0,05 мм. Сепаратор нетканый полипропиленовый толщиной 0,2 мм.
Электролит водный раствор едкого кали плотностью 1,26 г/см3.
На основе этой ячейки изготовлена батарея конденсаторов с ДЭС, состоящая из 34 ячеек, соединенных последовательно на напряжение 28 В.
Емкость батареи 23,5 Ф при разряде током 2А с 28 В до 15 В.
Импеданс 115,6•10-3Ом
Максимальный ток разряда 242,2 А
Удельные электрические характеристики 4,17 Дж/см3, 3,04 Дж/г, 10,3 А/Ф.
Максимальный ток разряда 242,2 А
Удельные электрические характеристики 4,17 Дж/см3, 3,04 Дж/г, 10,3 А/Ф.
2. Конденсатор, состоящий из 102 ячеек, отличается от ячейки, описанной выше, тем, что вместо одного слоя углеродного сорбента с обеих сторон оксидно-никелевого электрода находится 3 слоя.
Емкость конденсатора 178,9 Ф при разряде током 5А с напряжения 28,0 В до 15,0 В.
Импеданс 68•10-3Ом
Максимальный ток разряда 411,7 А
Удельные характеристики 5,68 Дж/см3, 3,11 Дж/г, 2,3 А/ф.
Максимальный ток разряда 411,7 А
Удельные характеристики 5,68 Дж/см3, 3,11 Дж/г, 2,3 А/ф.
Предложенный конденсатор с ДЭС обеспечивает повышение разрядных токов при эксплуатации и является более дешевым по сравнению с известными при сохранении высокого уровня удельной энергии.
Claims (1)
- Конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий поляризуемый угольный и неполяризуемый электроды и сепаратор, пропитанный электролитом, отличающийся там, что в качестве неполяризуемого электрода взят оксидно-никелевый электрод, а в качестве электролита высокопроводящий электролит с ионами, обратимыми по отношению и оксидно-никелевому электроду.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93002647A RU2063085C1 (ru) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93002647A RU2063085C1 (ru) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2063085C1 true RU2063085C1 (ru) | 1996-06-27 |
RU93002647A RU93002647A (ru) | 1996-12-20 |
Family
ID=20135725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93002647A RU2063085C1 (ru) | 1993-01-11 | 1993-01-11 | Конденсатор с двойным электрическим слоем |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2063085C1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999024996A1 (fr) * | 1997-11-11 | 1999-05-20 | Nauchno-Proizvodstvennoe Predpriyatie 'eksin' | Condensateur a couche electrique double |
WO2000044009A1 (fr) * | 1999-01-19 | 2000-07-27 | Zakritoe Aktzionernoe Obschestvo 'elton' | Condensateur a couche electrique double |
WO2002019356A1 (fr) * | 1999-05-31 | 2002-03-07 | Universal Resources Ag | Condensateur a double couche electrochimique |
WO2006036077A1 (fr) * | 2004-08-31 | 2006-04-06 | Sergey Nikolaevich Razumov | Procede de fabrication d'une electrode non polarisable pour condensateur electrochimique |
CN100472679C (zh) * | 1998-11-27 | 2009-03-25 | 通用资源股份公司 | 非对称的电化学电容器 |
RU2484565C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2013-06-10 | ЮНИВЕРСАЛ СУПЕРКАПАСИТОРЗ ЭлЭлСи | Гибридное устройство аккумулирования электрической энергии с электрохимическим суперконденсатором/свинцово-кислотной батареей |
-
1993
- 1993-01-11 RU RU93002647A patent/RU2063085C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент Японии №62-62449, кл. Н 01 G 9/00, 1987. Электрическая промышленность. Серия "Химические и физические источники тока". - М.: 1984, вып. 1(94), с.12 - 13. * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999024996A1 (fr) * | 1997-11-11 | 1999-05-20 | Nauchno-Proizvodstvennoe Predpriyatie 'eksin' | Condensateur a couche electrique double |
US6195252B1 (en) | 1997-11-11 | 2001-02-27 | Nauchno-Proizvodstvennoe Predpriyatie Eskin | Capacitor with dual electric layer |
CN100472679C (zh) * | 1998-11-27 | 2009-03-25 | 通用资源股份公司 | 非对称的电化学电容器 |
WO2000044009A1 (fr) * | 1999-01-19 | 2000-07-27 | Zakritoe Aktzionernoe Obschestvo 'elton' | Condensateur a couche electrique double |
CN100343930C (zh) * | 1999-01-19 | 2007-10-17 | 通用资源股份公司 | 带双电层的电容器 |
WO2002019356A1 (fr) * | 1999-05-31 | 2002-03-07 | Universal Resources Ag | Condensateur a double couche electrochimique |
US6791820B1 (en) | 2000-08-29 | 2004-09-14 | Universal Resources Ag | Electrochemical capacitor having double electrical layer |
WO2006036077A1 (fr) * | 2004-08-31 | 2006-04-06 | Sergey Nikolaevich Razumov | Procede de fabrication d'une electrode non polarisable pour condensateur electrochimique |
RU2484565C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2013-06-10 | ЮНИВЕРСАЛ СУПЕРКАПАСИТОРЗ ЭлЭлСи | Гибридное устройство аккумулирования электрической энергии с электрохимическим суперконденсатором/свинцово-кислотной батареей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5426561A (en) | High energy density and high power density ultracapacitors and supercapacitors | |
EP0786786B1 (en) | Capacitor with a double electrical layer | |
US4730239A (en) | Double layer capacitors with polymeric electrolyte | |
KR100516041B1 (ko) | 이중 전기층을 가진 커패시터 | |
HU223721B1 (hu) | Kettős elektromos réteggel ellátott kondenzátor | |
US4224392A (en) | Nickel-oxide electrode structure and method of making same | |
US6965509B2 (en) | Poly (3,4-alkylenedioxythiophene)-based capacitors using ionic liquids as supporting electrolytes | |
EP0120928A1 (en) | DOUBLE LAYER CAPACITOR. | |
KR102388479B1 (ko) | 향상된 에너지 밀도를 갖는 에너지 저장장치 | |
US7903390B2 (en) | Bipolar membrane for electrochemical supercapacitors and other capacitors | |
US20050246888A1 (en) | Poly (3, 4-alkylenedioxythiophene) -based capacitors using ionic liquids as supporting electrolytes | |
CN102509642A (zh) | 具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法 | |
RU2063085C1 (ru) | Конденсатор с двойным электрическим слоем | |
EP0092713A1 (de) | Speicherelement für elektrische Energie | |
KR101599711B1 (ko) | 전기 이중층 소자 | |
CN109686595B (zh) | 一种导电碳布的活化方法及其超级电容器应用 | |
US6046903A (en) | Electric double layer capacitor having a separation wall | |
KR101859432B1 (ko) | 슈퍼 커패시터를 이용한 급속 충전 휴대용 보조 전원 장치 | |
RU2522947C2 (ru) | Суперконденсатор с неорганическим композиционным твердым электролитом (варианты) | |
RU2528010C2 (ru) | Твердотельный суперконденсатор на основе многокомпонентных оксидов | |
JP3085392B2 (ja) | 電気二重層コンデンサ | |
US3351490A (en) | Hermetically sealed alkaline storage battery | |
Ji-yan et al. | Development of the 40 V hybrid super-capacitor unit | |
Liu et al. | Porous nickel oxide films for electrochemical capacitors | |
Kanbara et al. | Porous and electrically conducting clay-carbon composite as electrode of electric double-layer capacitor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110112 |