RU2254641C2 - Method for producing nonpolarized electrode for electrochemical generator - Google Patents
Method for producing nonpolarized electrode for electrochemical generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254641C2 RU2254641C2 RU2003110097/09A RU2003110097A RU2254641C2 RU 2254641 C2 RU2254641 C2 RU 2254641C2 RU 2003110097/09 A RU2003110097/09 A RU 2003110097/09A RU 2003110097 A RU2003110097 A RU 2003110097A RU 2254641 C2 RU2254641 C2 RU 2254641C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrochemical
- nickel
- manufacturing
- electrochemical capacitor
- active material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, точнее к электрохимическим конденсаторам или конденсаторам с двойным электрическим слоем, и может быть использовано в качестве способа изготовления неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода для электрохимического конденсатора со щелочным электролитом.The invention relates to the field of electrical engineering, more specifically to electrochemical capacitors or capacitors with a double electric layer, and can be used as a method of manufacturing a non-polarizable hydroxide-nickel electrode for an electrochemical capacitor with an alkaline electrolyte.
В таких электрохимических конденсаторах один электрод (поляризуемый) изготовлен из углеродного материала, а второй электрод (неполяризуемый) содержит в качестве активного материала гидроксид никеля.In such electrochemical capacitors, one electrode (polarizable) is made of carbon material, and the second electrode (non-polarizable) contains nickel hydroxide as the active material.
Применение неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода позволяет значительно повысить удельную энергию данных электрохимических конденсаторов по сравнению с традиционными электрохимическими конденсаторами, где оба электрода являются поляризуемыми и изготавливаются, как правило, из активированного углеродного материала.The use of a non-polarizable hydroxide-nickel electrode can significantly increase the specific energy of these electrochemical capacitors in comparison with traditional electrochemical capacitors, where both electrodes are polarizable and are made, as a rule, of activated carbon material.
Электрохимические конденсаторы с неполяризуемыми гидроксидноникелевыми электродами нашли применение, например, в системах аварийного энергообеспечения при работе в режиме постоянного и компенсационного подзаряда, в электротранспортных средствах для запуска двигателя внутреннего сгорания или в качестве тяговой батареи.Electrochemical capacitors with non-polarizable hydroxide-nickel electrodes are used, for example, in emergency power supply systems when operating in the constant and compensating charge mode, in electric vehicles for starting an internal combustion engine or as a traction battery.
Известен способ изготовления неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода для электрохимического конденсатора путем прессования, в котором активный материал с большим содержанием (до 30 мас.%) электропроводной добавки, как правило графита, напрессовывают на токоведущую основу [Tenth International Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices. December, 2001, Deerfield Beach, Florida].A known method of manufacturing a non-polarizable hydroxide-nickel electrode for an electrochemical capacitor by pressing, in which an active material with a high content (up to 30 wt.%) Of an electrically conductive additive, typically graphite, is pressed onto a current-carrying basis [Tenth International Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices . December, 2001, Deerfield Beach, Florida].
Известный способ не позволяет получить гидроксидноникелевые электроды с необходимыми для работы в составе электрохимического конденсатора ресурсными характеристиками.The known method does not allow to obtain hydroxide-nickel electrodes with the necessary resource characteristics for operation as part of an electrochemical capacitor.
У гидроксидноникелевых электродов прессованной конструкции, полученных известным способом, наблюдается снижение характеристик при ресурсных испытаниях из-за окисления электропроводной добавки, кроме того, использование прессованных электродов возможно только в конструкции с сильным поджатием.In the hydroxide-nickel electrodes of the pressed structure obtained by a known method, a decrease in performance during life tests is observed due to the oxidation of the conductive additive, in addition, the use of pressed electrodes is possible only in the structure with strong compression.
Известен способ изготовления неполяризуемого волокнового гидроксидноникелевого электрода для электрохимического конденсатора путем пастирования активным материалом токового коллектора из никелированного полимерного войлока [патент US 6,063143, кл. Н 01 М 10/04, 1999].A known method of manufacturing a non-polarizable fiber hydroxide-nickel electrode for an electrochemical capacitor by pasting an active material of a current collector from nickel-plated polymer felt [patent US 6,063143, class. H 01 M 10/04, 1999].
Известный способ имеет ограничения по получению тонких электродов, что не позволяет использовать его для получения электродов электрохимического конденсатора ряда применений, а изготовление никелированного полимерного войлока является многостадийным сложным процессом.The known method has limitations on the production of thin electrodes, which does not allow using it to obtain electrodes of an electrochemical capacitor for a number of applications, and the manufacture of nickel-plated polymer felt is a multi-stage complex process.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является способ изготовления неполяризуемого электрода электрохимического конденсатора, включающий изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала и заполнение пористого токового коллектора активным материалом, преимущественно гидроксидом никеля [В.В.Теньковцев, Б.И.Центер. Основы теории и эксплуатации герметичных никель-кадмиевых аккумуляторов. - Л.: ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, Ленингр. отд-ние, 1985. - 26 с.].The closest in technical essence to the proposed solution is a method of manufacturing an non-polarizable electrode of an electrochemical capacitor, including the manufacture of a porous current collector, synthesis of the active material and filling the porous current collector with an active material, mainly nickel hydroxide [V.V. Tenkovtsev, B.I. Tsenter. Fundamentals of the theory and operation of sealed nickel-cadmium batteries. - L .: ENERGOATOMIZDAT, Leningrad. Department, 1985. - 26 p.].
Известный способ заключается в изготовлении токового коллектора путем спекания в водородной атмосфере при температуре 700-900°С смеси карбонильного никеля с измельченным летучим наполнителем, нанесенной на никелевую ленту, и в последующем заполнении пор спеченного токового коллектора активным материалом (гидроксидом никеля) путем его многократной последовательной пропитки в растворах солей никеля и щелочи.The known method consists in the manufacture of a current collector by sintering in a hydrogen atmosphere at a temperature of 700-900 ° C a mixture of carbonyl nickel with ground volatile filler deposited on a nickel tape, and in the subsequent filling of the pores of the sintered current collector with an active material (nickel hydroxide) by its multiple sequential impregnation in solutions of nickel and alkali salts.
Спеченные 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 довольно высокие мощностные характеристики в широком диапазоне температур (от -50 до +60°С) и ресурс более 500 000 циклов [патент US 6,181,546, кл. Н 01 М 10/04, 1999].Sintered hydroxide-nickel electrodes, with a certain optimization of their thickness and active material content, as well as the selection of appropriate additives, completely satisfy the requirements for an non-polarizable electrode of an electrochemical capacitor, namely they have rather high power characteristics in a wide temperature range (from -50 to + 60 ° С) and a resource more than 500,000 cycles [US patent 6,181,546, cl. H 01 M 10/04, 1999].
Тем не менее, продолжает оставаться актуальной задача повышения мощностных характеристик электрохимического конденсатора с неполяризуемыми гидроксидноникелевыми электродами, и, прежде всего, снижения его внутреннего сопротивления.Nevertheless, the task of increasing the power characteristics of an electrochemical capacitor with non-polarizable hydroxide-nickel electrodes, and, first of all, reducing its internal resistance, remains relevant.
Одним из путей достижения этой цели является использование в электрохимическом конденсаторе сверхтонких (менее 300 мкм) гидроксидноникелевых электродов.One of the ways to achieve this goal is to use ultrafine (less than 300 microns) hydroxide-nickel electrodes in an electrochemical capacitor.
Использование известного способа для изготовления тонких неполяризуемых гидроксидноникелевых электродов для электрохимического конденсатора приводит к значительному удорожанию изделия в целом. Стоимость спеченых гидроксидноникелевых электродов определяется изготовлением носителя активного материала и мало изменяется с уменьшением толщины электрода. Поэтому стоимость электрохимического конденсатора растет с увеличением количества электродных пластин.Using the known method for the manufacture of thin non-polarizable hydroxide-nickel electrodes for an electrochemical capacitor leads to a significant increase in the cost of the product as a whole. The cost of sintered hydroxide-nickel electrodes is determined by the manufacture of the carrier of the active material and changes little with decreasing electrode thickness. Therefore, the cost of the electrochemical capacitor increases with the number of electrode plates.
Кроме того, получение спеченых гидроксидноникелевых электродов толщиной, например, 100 мкм известным способом в принципе затруднительно.In addition, obtaining sintered hydroxide-nickel electrodes with a thickness of, for example, 100 μm in a known manner is in principle difficult.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления тонкого гидроксидноникелевого электрода для электрохимического конденсатора повышенной мощности.The objective of the invention is to provide a method of manufacturing a thin hydroxide-nickel electrode for an electrochemical capacitor of high power.
Технический результат в предлагаемом изобретение достигают созданием способа изготовления неполяризуемого электрода электрохимического конденсатора, включающего изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала и заполнение пористого токового коллектора активным материалом, преимущественно гидроксидом никеля, в котором согласно изобретению одновременно осуществляют изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала и заполнение пористого токового коллектора активным материалом путем попеременной анодной и катодной электрохимической обработки основы, состоящей по существу из никеля, в водном растворе, содержащем хлорид-ионы.The technical result in the present invention is achieved by creating a method for manufacturing an non-polarizable electrode of an electrochemical capacitor, including the manufacture of a porous current collector, synthesis of the active material and filling of the porous current collector with an active material, mainly nickel hydroxide, in which according to the invention simultaneously produce a porous current collector, synthesis of the active material and filling the porous current collector with active material by alternating anodic and cathodic electrochemical treatment of a substrate consisting essentially of nickel in an aqueous solution containing chloride ions.
Никелевая основа может быть по существу беспористой.The nickel base can be substantially non-porous.
Для получения электродов по новому способу можно использовать никелевый прокат разных производителей, поскольку качество готовых гидроксидноникелевых электродов не зависит от его исходной структуры.To obtain electrodes according to the new method, nickel rolled products of different manufacturers can be used, since the quality of the finished hydroxide-nickel electrodes does not depend on its initial structure.
При поочередных анодном и катодном процессах наряду с образованием пористой основы одновременно происходит ее заполнение гидроксосоединениями никеля, образующимися при коррозии металла основы, которые во время работы конденсатора или при специальной обработке электродов в водном растворе щелочи превращаются преимущественно в гидроксид никеля.In alternate anodic and cathodic processes, along with the formation of a porous base, it is simultaneously filled with nickel hydroxo compounds formed during corrosion of the base metal, which during the operation of the capacitor or during special treatment of the electrodes in an aqueous alkali solution are converted mainly to nickel hydroxide.
Ионы хлора при анодной обработке никеля оказывают активирующие действие на процесс коррозии металла, при этом наблюдается так называемая точечная или «питтинговая» коррозия, которая способствует развитию поверхности основы, а оптимальная частота смены направления тока позволяет получать основы регулярной структуры с близкими размерами пор.Chlorine ions during the anodic treatment of nickel have an activating effect on the metal corrosion process, while the so-called pitting or "pitting" corrosion is observed, which contributes to the development of the substrate surface, and the optimal frequency of changing the current direction allows obtaining the substrate with a regular structure with close pore sizes.
Изобретение также характеризуется тем, что после электрохимической обработки электрод обрабатывают в водном растворе щелочи.The invention is also characterized in that after electrochemical treatment, the electrode is treated in an aqueous alkali solution.
Длительность анодной и катодной обработок (0,1-300 с), а также их соотношение в одном цикле подбирают так, чтобы при наименьшем времени процесса получить электрод хорошего качества, требуемой емкости и толщины.The duration of the anodic and cathodic treatments (0.1-300 s), as well as their ratio in one cycle, is selected so that at the shortest time of the process to obtain an electrode of good quality, the required capacity and thickness.
Изобретение характеризуется также тем, что анодную электрохимическую обработку проводят плотностью тока от 0,005 до 0,2 А/см2, т.к. при меньшей величине тока снижается эффективность процесса травления, а при больших плотностях тока происходит значительный разогрев оборудования и возникают трудности с коммутацией тока.The invention is also characterized in that the anodic electrochemical treatment is carried out with a current density of from 0.005 to 0.2 A / cm 2 , because at a lower current value, the efficiency of the etching process decreases, and at high current densities there is a significant heating of the equipment and difficulties arise in switching the current.
Проведение катодной обработки плотностью тока в диапазоне 0,001-0,2 А/см2 необходимо, т.к. при большей величине тока снижается эффективность заполнения основы основными солями никеля, а снижение величины тока приводит к чрезмерному увеличению длительности процесса.The cathodic treatment with a current density in the range of 0.001-0.2 A / cm 2 is necessary, because with a larger current value, the efficiency of filling the base with basic nickel salts is reduced, and a decrease in the current value leads to an excessive increase in the duration of the process.
Изобретение характеризуется также тем, что электрохимическую обработку проводят при рН<5, а затем при рН от 5 до 11.The invention is also characterized in that the electrochemical treatment is carried out at a pH <5, and then at a pH from 5 to 11.
При этом следует заметить, что при рН более 11 процесс травления никеля замедляется. При электрохимической обработке в растворах с рН менее 5 получают пористую никелевую основу без активного материала. Последнее обстоятельство используют для изготовления токового коллектора для гидроксидноникелевого электрода.It should be noted that at pH greater than 11, the nickel etching process slows down. During electrochemical treatment in solutions with a pH of less than 5, a porous nickel base is obtained without an active material. The latter circumstance is used for the manufacture of a current collector for a hydroxide-nickel electrode.
Наиболее оптимальным является соотношение длительности анодного и катодного процессов в одном цикле 8 и 2 секунды соответственно при плотности тока 0,03 А/см2.The most optimal is the ratio of the duration of the anodic and cathodic processes in one cycle of 8 and 2 seconds, respectively, at a current density of 0.03 A / cm 2 .
При увеличении длительностей анодного и катодного процессов в одном цикле, например 16 и 4 секунд, получаются электроды менее качественной структуры, которая проявляется в образовании крупных зерен (нескольких микрон) активного материала на поверхности электрода. Последнее обстоятельство может представлять опасность прокола сепаратора при сборке конденсатора.With an increase in the duration of the anodic and cathodic processes in one cycle, for example 16 and 4 seconds, electrodes of a lower quality structure are obtained, which is manifested in the formation of large grains (several microns) of the active material on the surface of the electrode. The latter circumstance may present a danger of puncture of the separator during assembly of the capacitor.
При одинаковых анодном и катодном периодах электрохимической обработки в одном цикле наблюдается частичное отслаивание активного материала от токового коллектора.With the same anodic and cathodic periods of electrochemical treatment in one cycle, partial peeling of the active material from the current collector is observed.
Электрохимическую обработку проводят в растворах хлоридов щелочных металлов с концентрацией 0,01-4 моль/л, диапазон концентрации выбирают исходя из эффективности процесса травления и растворимости используемых солей.The electrochemical treatment is carried out in solutions of alkali metal chlorides with a concentration of 0.01-4 mol / l, the concentration range is selected based on the efficiency of the etching process and the solubility of the salts used.
Заявляемым способом также можно получить электроды с различными модифицирующими добавками в активном материале, Для этого необходимо вводить в раствор для электрохимической обработки определенное количество ионов щелочноземельных металлов, цинка, никеля, марганца, алюминия, лантана, скандия, иттрия и семейства лантанидов или смеси перечисленных ионов суммарной концентрацией 0,001-0,1 моль/л, образующих при электродном защелачивании малорастворимые соединения.The inventive method can also be obtained electrodes with various modifying additives in the active material. For this, it is necessary to introduce a certain amount of alkaline earth metal ions, zinc, nickel, manganese, aluminum, lanthanum, scandium, yttrium and a family of lanthanides into the solution for electrochemical treatment or a mixture of the listed ions of total concentration of 0.001-0.1 mol / l, forming poorly soluble compounds during electrode alkalization.
Для лучшего заполнения токового коллектора активным материалом в раствор для электрохимической обработки можно добавить карбонаты щелочных металлов концентрацией 0,01-4 моль/л. Лучшие результаты можно получить при проведении процесса при температуре 60°С и более.To better fill the current collector with active material, alkali metal carbonates with a concentration of 0.01-4 mol / L can be added to the solution for electrochemical treatment. The best results can be obtained when carrying out the process at a temperature of 60 ° C or more.
Модифицирующие добавки в активный материал также можно вводить обработкой электродов, после операции электрохимической обработки, в растворах солей щелочноземельных металлов, цинка, кобальта, никеля, марганца, алюминия, свинца, лантана, скандия, иттрия и семейства лантанидов или смеси перечисленных солей с суммарной концентрацией 0,001-0,1 моль/л с последующей обработкой в щелочи.Modifying additives in the active material can also be introduced by processing the electrodes, after the operation of electrochemical processing, in solutions of salts of alkaline earth metals, zinc, cobalt, nickel, manganese, aluminum, lead, lanthanum, scandium, yttrium and the family of lanthanides or a mixture of these salts with a total concentration of 0.001 -0.1 mol / L, followed by treatment in alkali.
По данному способу можно получить тонкие электроды (например, 50-200 мкм) с развитой поверхностью основ и слоем активного материала оптимальной толщины.According to this method, it is possible to obtain thin electrodes (for example, 50-200 μm) with a developed surface of the bases and a layer of active material of optimal thickness.
Заявляемый способ изготовления гидроксидноникелевого электрода выгодно отличается от известных простой технологической схемой, небольшими материальными и трудовыми затратами, а также высокой производительностью.The inventive method of manufacturing a hydroxide-nickel electrode compares favorably with the known simple technological scheme, low material and labor costs, as well as high productivity.
Предлагаемый способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора содержит малое число технологических операций: электрохимическую обработку, обработку в водном растворе щелочи, промывку в воде и сушку.The proposed method of manufacturing a non-polarizable electrode for an electrochemical capacitor contains a small number of technological operations: electrochemical processing, processing in an aqueous alkali solution, washing in water and drying.
Предлагаемый способ не требует больших энергозатрат, в отличие, например, от технологии производства спеченных электродов, которая включает спекание в атмосфере водорода при температуре выше 900°С.The proposed method does not require large energy consumption, in contrast, for example, from the technology for the production of sintered electrodes, which includes sintering in an atmosphere of hydrogen at a temperature above 900 ° C.
Предлагаемый способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора может быть в значительной мере механизирован и автоматизирован, поскольку все технологические операции могут выполнять непрерывно в ленте.The proposed method of manufacturing a non-polarizable electrode for an electrochemical capacitor can be largely mechanized and automated, since all technological operations can be performed continuously in the tape.
Материалы, используемые для изготовления электродов по предлагаемому способу, доступны и не требуют от производителя специальной разработки, а образующиеся отходы просты по химическому составу, легко утилизируемы.The materials used for the manufacture of electrodes by the proposed method are available and do not require special development from the manufacturer, and the resulting waste is simple in chemical composition, easily disposed of.
Все вышеперечисленные преимущества способа изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора позволят снизить стоимость гидроксидноникелевых электродов, удешевить конденсатор и улучшить его основные характеристики.All of the above advantages of the method of manufacturing a non-polarizable electrode for an electrochemical capacitor will reduce the cost of hydroxide-nickel electrodes, reduce the cost of the capacitor and improve its basic characteristics.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, данное изобретение соответствует критерию «новизна».When conducting patent research, no solutions were found that are identical to the claimed, and therefore, this invention meets the criterion of "novelty."
Сущность изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, предложенное решение соответствует критерию «изобретательский уровень».The invention does not follow explicitly from the known solutions, and therefore, the proposed solution meets the criterion of "inventive step".
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами и чертежами, где на фиг.1 приведены зависимости удельной энергии элемента с новыми электродами от его удельной мощности в окне напряжений 1,5-0,75В -27°С в сравнении с ЭК со спеченными гидроксидноникелевыми электродами, имеющим одинаковые габаритные размеры с опытным элементом;The essence of the invention is illustrated by the following examples and drawings, where figure 1 shows the dependence of the specific energy of the element with new electrodes on its specific power in the voltage window of 1.5-0.75V -27 ° C in comparison with EC with sintered hydroxide-nickel electrodes having the same overall dimensions with the experimental element;
на фиг.2 - зависимости удельной энергии конденсаторов от удельной мощности в расчете на единицу объема при +20°С.figure 2 - dependence of the specific energy of the capacitors from the specific power per unit volume at + 20 ° C.
Пример 1. Гидроксидноникелевые электроды получали электрохимической обработкой никелевой ленты (никелевый прокат) толщиной 100 мкм в растворе хлорида натрия с концентрацией 2 моль/л, с периодической сменой направления тока плотностью 0,03 А/см2. При этом длительность анодного и катодного процессов в течение каждого цикла составляла 8 и 2 секунды соответственно, а длительность процесса в целом составляла 40 минут. Затем обрабатывали ленту в растворе гидроксида калия с концентрацией 6 моль/л, промывали в дистиллированной воде, сушили и вырубали из нее электроды. Электроды имели толщину 120 мкм и емкость 0,15 А·ч/см3.Example 1. Hydroxide-nickel electrodes were obtained by electrochemical treatment of a nickel tape (nickel rolling) with a thickness of 100 μm in a solution of sodium chloride with a concentration of 2 mol / l, with a periodic change in direction of the current density of 0.03 A / cm 2 . The duration of the anodic and cathodic processes during each cycle was 8 and 2 seconds, respectively, and the duration of the process as a whole was 40 minutes. Then the tape was treated in a solution of potassium hydroxide with a concentration of 6 mol / L, washed in distilled water, dried and the electrodes were cut out of it. The electrodes had a thickness of 120 μm and a capacity of 0.15 A · h / cm 3 .
Пример 2. В отличие от примера 1, электрохимическую обработку проводили в растворе хлорида никеля с концентрацией 1 моль/л. При этом получили электроды с такой же емкостью, как и в примере 1, но большей толщины из-за слоя налипшей основной соли. При циклировании электродов обнаружили частичное отставание этого слоя от подложки.Example 2. In contrast to example 1, the electrochemical treatment was carried out in a solution of nickel chloride with a concentration of 1 mol / L. In this case, electrodes were obtained with the same capacity as in Example 1, but of a greater thickness due to the layer of adhering base salt. When cycling the electrodes, a partial lag of this layer from the substrate was found.
Пример 3. В отличие от примера 1, электрохимическую обработку проводили с добавлением хлорида кальция с концентрацией в растворе 0,05 моль/л. В результате получили электроды с несколько меньшей емкостью (0,14 А·ч/см3), но механически более прочные. Химический анализ показал наличие кальция в составе AM. Аналогичные результаты были получены при добавлении в раствор хлоридов цинка, алюминия, марганца, магния, лантана.Example 3. Unlike example 1, the electrochemical treatment was carried out with the addition of calcium chloride with a concentration in the solution of 0.05 mol / L. The result was electrodes with a slightly lower capacity (0.14 A · h / cm 3 ), but mechanically more durable. Chemical analysis showed the presence of calcium in the composition of AM. Similar results were obtained when zinc, aluminum, manganese, magnesium, and lanthanum chlorides were added to the solution.
Пример 4. В отличие от примера 1, электрохимическую обработку проводили с добавлением карбоната калия с концентрацией в растворе 0,7 моль/л. При этом получили электроды, аналогичные примеру 2.Example 4. In contrast to example 1, the electrochemical treatment was carried out with the addition of potassium carbonate with a concentration in the solution of 0.7 mol / L. In this case, electrodes similar to Example 2 were obtained.
Пример 5. В отличие от примера 4, электрохимическую обработку проводили при температуре 60°С в течение 30 минут. Получили электроды с такими же характеристиками, как в примере 1.Example 5. In contrast to example 4, the electrochemical treatment was carried out at a temperature of 60 ° C for 30 minutes. Received electrodes with the same characteristics as in example 1.
Пример 6. В отличие от примера 1, после электрохимической обработки проводили обработку в растворе хлорида кобальта с концентрацией 2 моль/л и далее по примеру 1. Получили электроды с характеристиками, как в примере 1. Химический анализ показал наличие кобальта в составе AM электродов. Аналогичные результаты были получены при подобной обработке в растворах солей кальция, свинца, марганца, лантана.Example 6. In contrast to example 1, after electrochemical treatment, the treatment was carried out in a solution of cobalt chloride with a concentration of 2 mol / l and then in example 1. Received electrodes with the characteristics as in example 1. Chemical analysis showed the presence of cobalt in the composition of AM electrodes. Similar results were obtained with a similar treatment in solutions of salts of calcium, lead, manganese, lanthanum.
Был изготовлен опытный электрохимический конденсатор из 35 неполяризуемых гидроксидноникелевых электродов, изготовленных по примеру 1, и 36 поляризуемых электродов. Поляризуемый электрод состоял из медного токоотвода толщиной 50 мкм и приложенных к нему с обеих сторон карточек толщиной 150 мкм, изготовленных из углеродного активированного порошка. Гидроксидноникелевые электроды обертывали в два слоя 50 мкм сепаратора. В качестве электролита использовали раствор гидроксида калия с концентрацией 6 моль/л с добавкой гидроксида лития концентрацией 0,6 моль/л.An experimental electrochemical capacitor was made of 35 non-polarizable hydroxide-nickel electrodes made according to Example 1 and 36 polarizable electrodes. The polarizable electrode consisted of a 50 µm thick copper collector and 150 µm thick cards attached to it on both sides, made of activated carbon powder. Hydroxide-nickel electrodes were wrapped in two layers of a 50 μm separator. A potassium hydroxide solution with a concentration of 6 mol / L with the addition of lithium hydroxide with a concentration of 0.6 mol / L was used as an electrolyte.
Провели определение мощностных электрических характеристик элемента при температурах +20°С и -27°С.We determined the power electrical characteristics of the element at temperatures of + 20 ° C and -27 ° C.
В электрохимическом конденсаторе со спеченными электродами гидроксидноникелевые электроды имели толщину 300 мкм и емкость 0,25 г/см3, отрицательные электроды состояли из медного токоотвода толщиной 50 и 300 мкм ленты из углеродного активированного полотна с обеих сторон токоотвода. Спеченные гидроксидноникелевые электроды обернуты в два слоя сепаратора толщиной 50 мкм. Электролит - раствор гидроксида калия с концентрацией 6 моль/л с добавкой гидроксида лития концентрацией 0,6 моль/л. Счет электродных пар в данном ЭК составлял 20.In an electrochemical capacitor with sintered electrodes, hydroxide-nickel electrodes had a thickness of 300 μm and a capacity of 0.25 g / cm 3 , the negative electrodes consisted of a copper down conductor with a thickness of 50 and 300 μm of a carbon-activated fabric tape on both sides of the down conductor. Sintered hydroxide-nickel electrodes are wrapped in two layers of a separator with a thickness of 50 μm. The electrolyte is a solution of potassium hydroxide with a concentration of 6 mol / L with the addition of lithium hydroxide with a concentration of 0.6 mol / L. The electrode pair count in this EC was 20.
Из фиг.1 и 2 видно, что, несмотря на меньшую емкость, элемент с неполяризуемыми электродами, изготовленными по предлагаемому способу, по сравнению с ЭК с неполяризуемыми спеченными гидроксидноникелевыми электродами имел более высокие характеристики при больших плотностях тока, особенно при низких температурах.It can be seen from Figs. 1 and 2 that, despite the lower capacitance, the cell with non-polarizable electrodes made by the proposed method, in comparison with EC with non-polarizable sintered hydroxide-nickel electrodes, had higher characteristics at high current densities, especially at low temperatures.
Это позволяет успешно использовать электрохимический конденсатор с неполяризуемым электродом, изготовленным по предлагаемому способу, для импульсных применений с короткими временами заряда и разряда и снизить стоимость конденсатора в целом.This allows you to successfully use the electrochemical capacitor with non-polarizable electrode manufactured by the proposed method for pulsed applications with short charge and discharge times and reduce the cost of the capacitor as a whole.
Были проведены ресурсные испытания элемента в режиме:Life tests of the element were conducted in the mode:
- заряд при средней мощности 200 Вт/кг до напряжения 1,6 В;- charge at an average power of 200 W / kg to a voltage of 1.6 V;
- пауза 20 секунд;- pause 20 seconds;
- разряд при средней мощности 300 Вт/кг до напряжения 0,9 В;- discharge at an average power of 300 W / kg to a voltage of 0.9 V;
- пауза 20 секунд- pause 20 seconds
Во время испытаний в течение 120000 циклов удельная энергия и внутреннее сопротивление конденсатора практически не изменились. Среднее значение КПД по энергии составило 90%.During the tests for 120,000 cycles, the specific energy and internal resistance of the capacitor remained practically unchanged. The average energy efficiency was 90%.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110097/09A RU2254641C2 (en) | 2003-04-10 | 2003-04-10 | Method for producing nonpolarized electrode for electrochemical generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110097/09A RU2254641C2 (en) | 2003-04-10 | 2003-04-10 | Method for producing nonpolarized electrode for electrochemical generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003110097A RU2003110097A (en) | 2004-11-27 |
| RU2254641C2 true RU2254641C2 (en) | 2005-06-20 |
Family
ID=35836095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003110097/09A RU2254641C2 (en) | 2003-04-10 | 2003-04-10 | Method for producing nonpolarized electrode for electrochemical generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2254641C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520183C2 (en) * | 2012-07-11 | 2014-06-20 | Закрытое акционерное общество "ЭЛТОН" | Method to operate electrochemical capacitors |
| RU2611722C1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-02-28 | Игорь Николаевич Варакин | Method of production of non-polarizable electrode for electrochemical capacitor |
| RU2744516C1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-03-11 | Акционерное общество "Энергия" | Method of making a non-polarizable electrode of an electrochemical capacitor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2624466C1 (en) * | 2016-09-06 | 2017-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of synthesis of layer of electroactive substance for electrodes of supercondensors on basis of nanocomposites from metal-oxygenic compounds of cobalt and nickel |
-
2003
- 2003-04-10 RU RU2003110097/09A patent/RU2254641C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2520183C2 (en) * | 2012-07-11 | 2014-06-20 | Закрытое акционерное общество "ЭЛТОН" | Method to operate electrochemical capacitors |
| RU2611722C1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-02-28 | Игорь Николаевич Варакин | Method of production of non-polarizable electrode for electrochemical capacitor |
| RU2744516C1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-03-11 | Акционерное общество "Энергия" | Method of making a non-polarizable electrode of an electrochemical capacitor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hu et al. | Cyclic voltammetric deposition of hydrous ruthenium oxide for electrochemical capacitors | |
| JP3800799B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
| AU2003292419B2 (en) | Electrochemical cell suitable for use in electronic device | |
| AU2003292418B2 (en) | Electrochemical cell | |
| JP2008544543A (en) | Heterogeneous electrochemical supercapacitor and method for producing the same | |
| JP2014530502A (en) | High voltage electrochemical double layer capacitor | |
| JPH0963905A (en) | Electric double-layer capacitor and manufacture thereof | |
| CN1730730A (en) | Electrodeposition Method for preparing nickel hydroxide electrode material adopting alcohol group water solution | |
| CN1692509A (en) | Lithium cell with improved cathode | |
| JP2013038170A (en) | Sodium ion capacitor | |
| US6156454A (en) | Positive active material for alkaline electrolyte storage battery nickel electrodes | |
| RU2254641C2 (en) | Method for producing nonpolarized electrode for electrochemical generator | |
| JP4822554B2 (en) | Foamed nickel chromium current collector for capacitor, electrode using the same, capacitor | |
| RU2611722C1 (en) | Method of production of non-polarizable electrode for electrochemical capacitor | |
| JPH0888022A (en) | Secondary battery and manufacture of secondary battery | |
| JP2013008811A (en) | Collector for capacitor, electrode using the same, and capacitor | |
| WO2013146464A1 (en) | Electrode material, and capacitor and secondary battery using said electrode material | |
| JP3812098B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
| WO2006036077A1 (en) | Method for producing a non-polarisable electrode for an electrochemical capacitor | |
| JPH11307404A (en) | Electric double layer capacitor and its manufacture, ana active carbon for positive electrode | |
| JP3837866B2 (en) | Electric double layer capacitor | |
| JP3533032B2 (en) | Alkaline storage battery and its manufacturing method | |
| KR20130026789A (en) | Current collector, method for preparing the same, and electrochemical capacitors comprising the same | |
| KR100949177B1 (en) | Method for fabricating pseudo-capacitor electrode using copper-oxide nanobelt | |
| CN206834075U (en) | A kind of button-shaped ultracapacitor of high-energy-density water system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 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: 20210411 |