RU45201U1 - ELECTROCHEMICAL CAPACITOR - Google Patents

ELECTROCHEMICAL CAPACITOR Download PDF

Info

Publication number
RU45201U1
RU45201U1 RU2004137642/22U RU2004137642U RU45201U1 RU 45201 U1 RU45201 U1 RU 45201U1 RU 2004137642/22 U RU2004137642/22 U RU 2004137642/22U RU 2004137642 U RU2004137642 U RU 2004137642U RU 45201 U1 RU45201 U1 RU 45201U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polarizable
current collector
polarizable electrode
electrode
alkaline electrolyte
Prior art date
Application number
RU2004137642/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Н. Варакин
Е.А. Кильганова
В.В. Менухов
С.Н. Разумов
В.В. Самитин
С.В. Тарасов
Original Assignee
Разумов Сергей Николаевич
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 Разумов Сергей Николаевич filed Critical Разумов Сергей Николаевич
Priority to RU2004137642/22U priority Critical patent/RU45201U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU45201U1 publication Critical patent/RU45201U1/en

Links

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники или, конкретнее, к электрохимическим конденсаторам (конденсаторам с двойным электрическим слоем). Полезная модель может быть использована для создания устройств, аккумулирующих электрическую энергию, и применено, например: в системах качественного и аварийного энергообеспечения, в устройствах, аккумулирующих энергию рекуперативного торможения на транспорте, в качестве тяговых батарей для электротранспорта, в устройствах надежного запуска двигателей внутреннего сгорания. Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием электрохимического конденсатора, включающего щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, в котором, согласно полезной модели, коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены в основном из железа, а поверхность коллекторов тока обоих электродов имеет слой из электропроводного материала устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита.The utility model relates to the field of electrical engineering or, more specifically, to electrochemical capacitors (capacitors with a double electric layer). The utility model can be used to create devices that accumulate electric energy, and is used, for example: in high-quality and emergency power supply systems, in devices that accumulate regenerative braking energy in vehicles, as traction batteries for electric vehicles, and in devices for reliable starting of internal combustion engines. The technical result in the proposed utility model is achieved by creating an electrochemical capacitor including an alkaline electrolyte, at least one polarizable electrode, consisting of a current collector and active material made mainly of activated carbon material, and at least one non-polarizable electrode, collector the current of which has a part with a porous structure, in the pores of which is located an active material capable of reversibly oxidizing and reducing in an alkaline electrolyte environment, in which, according to the utility model, the current collectors of the polarizable and non-polarizable electrodes are mainly made of iron, and the surface of the current collectors of both electrodes has a layer of electrically conductive material resistant to electrochemical corrosion in an alkaline electrolyte environment.

Description

Полезная модель относится к области электротехники или, конкретнее, к электрохимическим конденсаторам (конденсаторам с двойным электрическим слоем).The utility model relates to the field of electrical engineering or, more specifically, to electrochemical capacitors (capacitors with a double electric layer).

Полезная модель может быть использована для создания устройств, аккумулирующих электрическую энергию, и применено, например: в системах качественного и аварийного энергообеспечения;The utility model can be used to create devices that store electrical energy, and is used, for example: in high-quality and emergency power supply systems;

для обеспечения постоянного энергоснабжения при использовании периодически действующих источников энергии;to ensure a constant energy supply when using periodically acting energy sources;

в системах, аккумулирующих энергию рекуперативного торможения на транспорте;in systems that accumulate regenerative braking energy in vehicles;

в качестве тяговых батарей для электротранспорта, в устройствах надежного запуска двигателей внутреннего сгорания.as traction batteries for electric vehicles, in devices for reliable starting of internal combustion engines.

На современном уровне развития техники уже известны конденсаторы, накапливающие энергию в двойном электрическом слое, образующемся на границе электронного проводника и электролита.At the modern level of technology, capacitors are already known that store energy in a double electric layer formed at the boundary of an electronic conductor and an electrolyte.

Известен электрохимический конденсатор, включающий щелочной электролит, поляризуемый электрод, выполненный в основном из углеродного материала, и другой электрод, который является по существу неполяризуемым и содержит в качестве активного материала в основном гидроксиды никеля. Пористую структуру коллектора тока неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода создают за счет введения в активный материал - гидроксид никеля - электропроводной добавки на основе углерода или никелевого порошка с содержанием около 30 масс.% и 50 масс.% соответственно (А.И.Беляков, «Влияние морфологии и структуры оксидноникелевого электрода на характеристики и продолжительность срока службы угольно-оксидноникелевых электрохимических конденсаторов», The 11th International An electrochemical capacitor is known including an alkaline electrolyte, a polarizable electrode made primarily of carbon material, and another electrode that is substantially non-polarizable and contains mainly nickel hydroxides as an active material. The porous structure of the non-polarizable hydroxide-nickel electrode current collector is created by introducing into the active material — nickel hydroxide — an electrically conductive additive based on carbon or nickel powder with a content of about 30 wt.% And 50 wt.%, Respectively (A.I. Belyakov, “Effect of morphology and the structure of a nickel oxide electrode on the characteristics and service life of carbon-nickel oxide electrochemical capacitors ”, The 11th International

Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices. December, 2001, Deerfield Beach, Florida./.Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices. December, 2001, Deerfield Beach, Florida./.

В известной конструкции активная масса с электропроводной добавкой напрессована на токоведущую основу.In a known design, an active mass with an electrically conductive additive is pressed onto a current-carrying base.

Гидроксидноникелевые электроды, получаемые известным способом, не обладают необходимыми для работы в составе электрохимического конденсатора мощностными и ресурсными характеристиками.Hydroxide-nickel electrodes obtained in a known manner do not have the power and resource characteristics necessary for operation as part of an electrochemical capacitor.

У конденсаторов с известными электродами наблюдают снижение характеристик при ресурсных испытаниях из-за окисления электропроводной добавки. Срок службы конденсаторов при выдержке при постоянном напряжении 1.2 В при комнатной температуре составил не более 2000 часов.For capacitors with known electrodes, a decrease in performance during life tests is observed due to oxidation of the conductive additive. The service life of the capacitors when holding at a constant voltage of 1.2 V at room temperature was no more than 2000 hours.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является электрохимический конденсатор, включающий щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайне мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, (US Patent №6181546, по кл. H 01 L 9/00, 1999 г).The closest to the claimed solution in terms of technical nature and the effect achieved is an electrochemical capacitor comprising an alkaline electrolyte, at least one polarizable electrode, consisting of a current collector and active material made mainly of activated carbon material, and at least one non-polarizable electrode, the collector of the current of which has a part with a porous structure, in the pores of which is located an active material capable of reversibly oxidizing and reducing in an alkaline medium electrolyte, (US Patent No. 6181546, according to class H 01 L 9/00, 1999).

В известном конденсаторе коллектор тока неполяризуемого электрода выполнен из спеченного никелевого порошка и полимерного войлока, металлизированного никелем, а коллектор тока поляризуемого электрода выполнен из меди, серебра или никеля, покрытого серебром или золотом.In the known capacitor, the non-polarizable electrode current collector is made of sintered nickel powder and nickel metallized polymer felt, and the polarizable electrode current collector is made of copper, silver or nickel coated with silver or gold.

Спеченные и волокновые 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 высокие мощностные характеристики в широком диапазоне Sintered and fiber hydroxide-nickel electrodes with a certain optimization of their thickness and active material content, as well as the selection of appropriate additives, fully satisfy the requirements for an non-polarizable electrode of an electrochemical capacitor, namely, they have high power characteristics in a wide range

температур (от -50 до +60°С), ресурс более 500000 циклов и срок службы более 10 лет.temperatures (from -50 to + 60 ° C), a resource of more than 500,000 cycles and a service life of more than 10 years.

Однако, недостатком известной конструкции является сложность реализации высокой мощности. Увеличение мощности конденсатора напрямую связано с уменьшением толщины электродов и увеличением их числа в конденсаторе.However, a disadvantage of the known design is the difficulty of implementing high power. An increase in capacitor power is directly related to a decrease in the thickness of the electrodes and an increase in their number in the capacitor.

Технология спеченного и волоконного электродов ограничивает изготовление электродов толщиной менее 200 мкм, к тому же требует сложных технологических процессов, использования водородных печей и дорогих реактивов.The technology of sintered and fiber electrodes limits the manufacture of electrodes with a thickness of less than 200 microns, and also requires complex technological processes, the use of hydrogen furnaces and expensive reagents.

Задачей, предлагаемой полезной модели, является увеличение мощности электрохимического конденсатора при сохранении его удельной энергии.The objective of the proposed utility model is to increase the power of the electrochemical capacitor while maintaining its specific energy.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием электрохимического конденсатора, включающего щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайней мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, в котором, согласно полезной модели, коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены в основном из железа, а поверхность коллекторов тока обоих электродов имеет слой из электропроводного материала устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита.The technical result in the proposed utility model is achieved by creating an electrochemical capacitor including an alkaline electrolyte, at least one polarizable electrode, consisting of a current collector and active material made mainly of activated carbon material, and at least one non-polarizable electrode, collector the current of which has a part with a porous structure, in the pores of which is located an active material capable of reversibly oxidizing and reducing in an alkaline electrolyte environment, in which, according to the utility model, the current collectors of the polarizable and non-polarizable electrodes are mainly made of iron, and the surface of the current collectors of both electrodes has a layer of electrically conductive material resistant to electrochemical corrosion in an alkaline electrolyte environment.

Металлическое железо в щелочном электролите устойчиво к разрушению за счет пассивации и образования на поверхности слоя из оксидных материалов, что не позволяет иметь хороший контакт с активным материалом поляризуемого электрода из активированного углерода и активным материалом неполяризуемого электрода.Metallic iron in an alkaline electrolyte is resistant to destruction due to passivation and the formation of a layer of oxide materials on the surface, which does not allow good contact with the active material of a polarizable activated carbon electrode and the active material of a non-polarizable electrode.

При этом металлическое железо сочетает дешевизну и высокую электропроводность, поэтому может выполнять роль коллектора тока неполяризуемого электрода.At the same time, metallic iron combines low cost and high electrical conductivity, therefore, it can act as a current collector of a non-polarizable electrode.

Для обеспечения необходимого хорошего контакта активного материала с коллектором тока поверхность коллекторов тока поляризуемого и неполяризуемого электродов, в том числе поверхность пор неполяризуемого электрода имеет слой из материала устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита. Этот слой имеет необходимый электрический контакт с железным коллектором и активным материалом электрода.To ensure the necessary good contact of the active material with the current collector, the surface of the current collectors of polarizable and non-polarizable electrodes, including the pore surface of the non-polarizable electrode, has a layer of material resistant to electrochemical corrosion in an alkaline electrolyte environment. This layer has the necessary electrical contact with the iron collector and the active electrode material.

При этом слой может быть не сплошным и не защищать железный коллектор от коррозии, поскольку при рабочих потенциалах электрода железо находится в пассивном состоянии.In this case, the layer may not be continuous and may not protect the iron collector from corrosion, since at the working potentials of the electrode, the iron is in a passive state.

Полезная модель характеризуется также тем, что слой на поверхности коллектора тока неполяризуемого электрода может быть выполнен из углерода, и/или карбида, и/или металла, например: платинового металла (рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия), кобальта, никеля, также их сплавов, карбидов и их различных комбинаций.The utility model is also characterized in that the layer on the surface of the current collector of the non-polarizable electrode can be made of carbon and / or carbide and / or metal, for example: platinum metal (ruthenium, rhodium, palladium, platinum, osmium, iridium), cobalt, nickel, also their alloys, carbides and their various combinations.

Предлагаемые материалы устойчивы к коррозии в среде щелочного электролита и имеют хороший контакт, как с железным коллектором, так и с активным материалом электрода.The proposed materials are resistant to corrosion in an alkaline electrolyte environment and have good contact with both the iron collector and the active electrode material.

В соответствии с полезной моделью слой на поверхности коллектора тока поляризуемого электрода выполнен из углерода и/или металла, например: платинового металла (рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия), кобальта, никеля, меди, серебра, а также их сплавов, карбидов и их различных комбинаций.According to a useful model, the layer on the surface of the current collector of a polarizable electrode is made of carbon and / or metal, for example: platinum metal (ruthenium, rhodium, palladium, platinum, osmium, iridium), cobalt, nickel, copper, silver, as well as their alloys carbides and their various combinations.

Углеродное покрытие коллектора тока поляризуемого электрода может быть нанесено на коллектор путем пиролиза углеводородов.The carbon coating of the current collector of a polarizable electrode can be applied to the collector by pyrolysis of hydrocarbons.

Металл может быть нанесен гальванически или напылением.The metal may be galvanized or sprayed.

Полезная модель характеризуется тем, что коллектор тока поляризуемого электрода заявляемого конденсатора может быть выполнен из меди, поскольку обнаружено, что медь является устойчивой к коррозии в широком диапазоне рабочих напряжений конденсатора.The utility model is characterized in that the current collector of the polarizable electrode of the inventive capacitor can be made of copper, since it is found that copper is resistant to corrosion in a wide range of capacitor operating voltages.

В предлагаемой полезной модели пористая часть коллектора тока неполяризуемого электрода, может быть изготовлена из железного материала с высокой поверхностью, например, из порошка или волокон.In the proposed utility model, the porous part of the current collector of the non-polarizable electrode can be made of iron material with a high surface, for example, of powder or fibers.

Для повышения электропроводности порошок и войлок могут быть спечены в восстановительной атмосфере.To increase electrical conductivity, the powder and felt can be sintered in a reducing atmosphere.

Для упрощения технологии пористая часть коллектора тока, выполненного в основном из железа, может быть изготовлена из сплошного материала, поверхность которого обработана механическим способом, например, с помощью стальных щеток или электрохимическим, например, путем электрохимического травления железной ленты в водном электролите.To simplify the technology, the porous part of the current collector, made mainly of iron, can be made of a continuous material, the surface of which is machined, for example, using steel brushes or electrochemical, for example, by electrochemical etching of an iron tape in an aqueous electrolyte.

Активный материал неполяризуемого электрода в предлагаемом изобретении может быть выполнен на основе гидроксидов никеля, или гидроксидов и оксидов других металлов: марганца, железа, меди, серебра. Данные материалы могут обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита практически при постоянном потенциале и выполнять роль неполяризуемого электрода.The active material of the non-polarizable electrode in the present invention can be made on the basis of nickel hydroxides, or hydroxides and oxides of other metals: manganese, iron, copper, silver. These materials can be reversibly oxidized and reduced in an alkaline electrolyte environment with almost constant potential and act as an non-polarizable electrode.

При заряде и разряде конденсатора на поляризуемом электроде из активированного углеродного материала происходит заряд и разряд двойного электрического слоя, что приводит к изменению потенциала электрода.When a capacitor is charged and discharged on a polarizable electrode of activated carbon material, a double electric layer is charged and discharged, which leads to a change in the electrode potential.

Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из гидроксидов никеля, можно проиллюстрировать следующим уравнением:The processes reversibly occurring on an unpolarizable electrode of nickel hydroxides can be illustrated by the following equation:

Эти процессы проходят преимущественно при потенциале около +0,43 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.These processes take place predominantly at a potential of about +0.43 V relative to the hydrogen reference electrode, therefore, the electrode is substantially non-polarizable.

Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из оксидов меди, можно проиллюстрировать следующим уравнением:The processes reversibly occurring on an non-polarizable electrode of copper oxides can be illustrated by the following equation:

Эти процессы проходят преимущественно при потенциале около -0,3 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.These processes take place predominantly at a potential of about −0.3 V relative to the hydrogen reference electrode, therefore, the electrode is substantially non-polarizable.

Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из оксидов серебра, можно проиллюстрировать следующим уравнением:The processes reversibly occurring on an unpolarizable silver oxide electrode can be illustrated by the following equation:

Эти процессы проходят преимущественно при потенциале около +0,56 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.These processes take place predominantly at a potential of about +0.56 V relative to the hydrogen reference electrode, therefore, the electrode is substantially non-polarizable.

Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде из гидроксидов и оксидов железа, можно проиллюстрировать следующим уравнениями:The processes reversibly occurring on an unpolarizable electrode of hydroxides and iron oxides can be illustrated by the following equations:

При работе конденсатора можно использовать одну из реакций, описанных уравнениями (2) или (3). Эти процессы проходят соответственно при потенциалах около -0,6 и +0,9 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.When the capacitor is operating, one of the reactions described by equations (2) or (3) can be used. These processes occur, respectively, at potentials of about -0.6 and +0.9 V relative to the hydrogen reference electrode; therefore, the electrode is substantially non-polarizable.

Процессы, обратимо протекающие на неполяризуемом электроде, содержащем оксиды марганца можно проиллюстрировать следующим уравнением:The processes reversibly occurring on an non-polarizable electrode containing manganese oxides can be illustrated by the following equation:

Эти процессы проходят в узком интервале потенциалов +0,15- +0,35 В относительно водородного электрода сравнения, поэтому электрод является по существу неполяризуемым.These processes take place in a narrow range of potentials of + 0.15- +0.35 V relative to the hydrogen reference electrode, therefore, the electrode is essentially non-polarizable.

Предлагаемая полезная модель поясняется нижеследующим описанием конструкции и чертежом, на котором изображен предлагаемый электрохимический конденсатор.The proposed utility model is illustrated by the following description of the design and the drawing, which shows the proposed electrochemical capacitor.

Электрохимический конденсатор с щелочным электролитом 1 содержит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока 2 и активного материала 3, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайне мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока 2 которого имеет часть с пористой структурой 4, в порах которой расположен активный материал 5, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита.The alkaline electrolyte electrochemical capacitor 1 contains at least one polarizable electrode, consisting of a current collector 2 and active material 3, made mainly of activated carbon material, and at least one non-polarizable electrode, the current collector 2 of which has a part with a porous structure 4, in the pores of which the active material 5 is located, capable of reversibly oxidizing and reducing in an alkaline electrolyte environment.

Коллекторы тока поляризуемого и неполяризуемого электродов выполнены в основном из железа. Каждый коллектор тока обоих электродов имеет на поверхности свой слой 6 из материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита. Причем слои каждого коллектора могут быть из различных материалов, выбираемых в зависимости от технологических условий.The current collectors of polarized and non-polarizable electrodes are made mainly of iron. Each current collector of both electrodes has on its surface a layer 6 of a material resistant to electrochemical corrosion in an alkaline electrolyte environment. Moreover, the layers of each collector can be made of different materials, selected depending on the technological conditions.

Поверхность коллектора тока поляризуемого электрода имеет слой материала 6, который имеет электрический контакт с коллектором тока и активным материалом из углерода 3. Поверхность коллектора тока неполяризуемого электрода, в том числе его пористая часть 4 имеет слой материала 6, который имеет электрический контакт с коллектором тока и активным материалом 5 неполяризуемого электрода, размещенным в порах 4 коллектора тока.The surface of the current collector of the polarizable electrode has a layer of material 6, which has electrical contact with the current collector and the active material of carbon 3. The surface of the current collector of the non-polarizable electrode, including its porous part 4, has a layer of material 6, which has electrical contact with the current collector and active material 5 non-polarizable electrode, placed in the pores 4 of the current collector.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими примерами.The essence of the proposed utility model is illustrated by the following examples.

Пример 1. Поляризуемый электрод конденсатора с размерами 75×70 мм и толщиной 150 мкм включал коллектор тока 2 из железной фольги (100 мкм) с покрытием 6, содержащим углерод и карбид железа, и активный материал 3 в виде пластины из угольного активированного порошка с поверхностью 1500 м2/г и связующим.Example 1. A polarizable electrode of a capacitor with dimensions of 75 × 70 mm and a thickness of 150 μm included a current collector 2 of iron foil (100 μm) with a coating 6 containing carbon and iron carbide, and the active material 3 in the form of a plate of activated carbon powder with a surface 1500 m 2 / g and a binder.

Неполяризуемый гидроксидноникелевый электрод с размерами рабочей поверхности 75×70 мм и толщиной 120 мкм включал железный коллектор тока 2, который имел пористую часть 4 толщиной до 30 мкм, полученную путем механической обработки поверхности железной ленты с помощью стальных щеток. Слой материала 6 на поверхности пор коллектора неполяризуемого электрода состоял из смеси карбида железа и углерода. Активный материал неполяризуемого электрода из гидроксида никеля 5 синтезировался в перовом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли никеля и щелочи.The non-polarizable hydroxide-nickel electrode with a working surface of 75 × 70 mm and a thickness of 120 μm included an iron current collector 2, which had a porous part 4 with a thickness of up to 30 μm, obtained by machining the surface of an iron strip using steel brushes. The layer of material 6 on the pore surface of the collector of the non-polarizable electrode consisted of a mixture of iron carbide and carbon. The active material of the non-polarizable nickel hydroxide electrode 5 was synthesized in the first space of the current collector by alternately impregnating the current collector in an aqueous solution of nickel and alkali salts.

Поляризуемый и неполяризуемый электроды были разделены сепаратором из пористого полимерного материала.The polarizable and non-polarizable electrodes were separated by a separator of porous polymeric material.

В качестве электролита 1 использовали раствор гидроксида калия с концентрацией 6 моль/л. Общий счет пар поляризумых и неполяризуемых электродов в конденсаторе составил 40 шт. Суммарная емкость соединенных параллельно поляризуемых электродов составляла 2200 Ас, неполяризуемых - 4800 Ас. Объем конденсатора составил 0,19 л. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,4 В.As electrolyte 1, a potassium hydroxide solution with a concentration of 6 mol / L was used. The total count of pairs of polarizable and non-polarizable electrodes in the capacitor was 40 pcs. The total capacitance of parallel-connected polarized electrodes was 2200 As, non-polarized - 4800 As. The capacitor volume was 0.19 liters. The operating voltage of the capacitor was 1.4 V.

Пример 2. В отличие от примера 1 активный материал неполяризуемого электрода из гидроксида железа 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли железа и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 0,4 В.Example 2. Unlike example 1, the active material of a non-polarizable electrode of iron hydroxide 5 was synthesized in the pore space of the current collector by alternately impregnating the current collector in an aqueous solution of iron and alkali salts. The operating voltage of the capacitor was 0.4 V.

Пример 3. В отличие от примера 1 активный материал неполяризуемого электрода из оксида марганца 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли марганца и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,2 В.Example 3. In contrast to example 1, the active material of a non-polarizable manganese oxide electrode 5 was synthesized in the pore space of the current collector by alternately impregnating the current collector in an aqueous solution of manganese salt and alkali. The operating voltage of the capacitor was 1.2 V.

Пример 4. В отличие от примера 1 активный материал неполяризуемого электрода из оксида меди 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе Example 4. In contrast to example 1, the active material of a non-polarizable copper oxide electrode 5 was synthesized in the pore space of the current collector by alternately impregnating the current collector in an aqueous solution

соли меди и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 0,7 В.salts of copper and alkali. The operating voltage of the capacitor was 0.7 V.

Пример 5. В отличие от примера 1 слой материала 6 на поверхности пор 4 коллектора тока неполяризуемого электрода был выполнен из никеля, а активный материал 5 неполяризуемого электрода из гидроксида никеля синтезировался в поровом пространстве коллектора тока путем катодной обработки коллектора тока в водном растворе соли никеля.Example 5. In contrast to example 1, a layer of material 6 on the pore surface 4 of the current collector of the non-polarizable electrode was made of nickel, and the active material 5 of the non-polarizable electrode of nickel hydroxide was synthesized in the pore space of the current collector by cathodic treatment of the current collector in an aqueous solution of nickel salt.

Пример 6. В отличие от примера 5 слой материала 6 на поверхности пор 4 коллектора тока неполяризуемого электрода был выполнен из платины.Example 6. In contrast to example 5, a layer of material 6 on the surface of the pores 4 of the collector current of the non-polarizable electrode was made of platinum.

Пример 7. В отличие от примера 1 слой материала 6 на поверхности пор 4 коллектора тока неполяризуемого электрода был выполнен из никеля, а активный материал 5 неполяризуемого электрода, содержащий оксиды железа синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли железа и щелочи.Example 7. Unlike example 1, a layer of material 6 on the pore surface 4 of the non-polarizable electrode current collector was made of nickel, and the active material 5 of the non-polarizable electrode containing iron oxides was synthesized in the pore space of the current collector by alternately impregnating the current collector in an aqueous solution of an iron salt and alkalis.

В качестве электролита 1 использовали раствор гидроксидов калия и бария. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,8 В.As electrolyte 1, a solution of potassium and barium hydroxides was used. The operating voltage of the capacitor was 1.8 V.

Пример 8. В отличие от примера 1 активный материал неполяризуемого электрода из оксида серебра 5 синтезировали в поровом пространстве коллектора тока путем попеременной пропитки коллектора тока в водном растворе соли серебра и щелочи. Рабочее напряжение конденсатора составляло 1,6В.Example 8. In contrast to example 1, the active material of a non-polarizable silver oxide electrode 5 was synthesized in the pore space of the current collector by alternately impregnating the current collector in an aqueous solution of silver and alkali salts. The operating voltage of the capacitor was 1.6V.

Пример 9. В отличие от примера 1 коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из меди (50 мкм), а пористая часть 4 коллектора тока неполяризуемого электрода толщиной до 50 мкм была получена путем электрохимического травления железной ленты в водном электролите.Example 9. Unlike example 1, the current collector 2 of the polarizable electrode is made of copper (50 μm), and the porous part 4 of the current collector of the non-polarizable electrode up to 50 μm thick was obtained by electrochemical etching of an iron strip in an aqueous electrolyte.

Суммарная емкость соединенных параллельно поляризуемых электродов составляла 2200 Ас, неполяризуемых - 8500 Ac.The total capacitance of parallel-connected polarized electrodes was 2200 Ac, and of non-polarized electrodes was 8500 Ac.

Пример 10. В отличие от примера 9 коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из железа (100 мкм) с покрытием 6 из серебра.Example 10. In contrast to example 9, the current collector 2 of the polarizable electrode is made of iron (100 μm) with a coating of 6 of silver.

Пример 11. В отличие от примера 9 коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из железа (100 мкм) с покрытием б, содержащим никель и углерод.Example 11. In contrast to example 9, the current collector 2 of the polarizable electrode is made of iron (100 μm) with a coating b containing nickel and carbon.

Пример 12. В отличие от примера 9 коллектор тока 2 поляризуемого электрода выполнен из железа (100 мкм) с покрытием 6, содержащим палладий.Example 12. In contrast to example 9, the current collector 2 of the polarizable electrode is made of iron (100 μm) with a coating 6 containing palladium.

Пример 13. В отличие от примера 1 пористая часть коллектора тока 4 толщиной до 70 мкм была получена путем припекания железного порошка к железной ленте в восстановительной атмосфере.Example 13. In contrast to example 1, the porous part of the current collector 4 with a thickness of up to 70 μm was obtained by baking iron powder to an iron tape in a reducing atmosphere.

Суммарная емкость соединенных параллельно поляризуемых электродов составляла 2200 Ас, неполяризуемых - 12000 Ac.The total capacitance of parallel-connected polarized electrodes was 2200 Ac, non-polarized - 12000 Ac.

Характеристики конденсаторов с активным материалом неполяризуемого электрода на основе гидроксидов никеля, описанных в примерах 1, 5, 6, 9-13 в сравнении с прототипом представлены в таблице. ТаблицаThe characteristics of capacitors with the active material of a non-polarizable electrode based on nickel hydroxides described in examples 1, 5, 6, 9-13 in comparison with the prototype are presented in the table. Table

Характеристики конденсаторовCapacitor Characteristics

Пример 1, 5, 6,\tabПрототипExample 1, 5, 6, \ tab Prototype 9-139-13 Рабочее напряжение, ВOperating voltage, V 1.4\tab1.41.4 \ tab1.4 Емкость, ФCapacity, f 3200\tab32003200 \ tab3200 Внутреннее сопротивление, мОмInternal resistance, mOhm 0.2\tab0.40.2 \ tab0.4 Число электродных парThe number of electrode pairs 40\tab2040 \ tab20 Толщина поляризуемого электрода,The thickness of the polarizable electrode 150\tab300150 \ tab300

мкмμm

Толщина неполяризуемого электрода,The thickness of the non-polarizable electrode 120\tab300120 \ tab300

мкмμm

Общая емкость неполяризуемыхTotal non-polarizable capacity 4800-12000\tab180004800-12000 \ tab18000

электродов. Асelectrodes. As

Объем конденсатора, лThe volume of the condenser, l 0.19\tab0.190.19 \ tab0.19 Запасаемая энергия, Втч/лStored energy, Wh / l 4.6\tab4.64.6 \ tab4.6 Максимальная мощность, Вт/лMaximum power, W / l 12.9\tab6.412.9 \ tab6.4 Срок службы при температуре 80°С иService life at a temperature of 80 ° C and Более 2 месяцев\tabБолее 3 \tab\tabмесяцевMore than 2 months \ tabMore than 3 \ tab \ tab months

напряжении 1.35voltage 1.35

В Ресурс при температуре 40°С, циклыIn Resource at a temperature of 40 ° C, cycles Более 200000\tabБолее \tab\tab500 000Over 200,000 \ tabMore \ tab \ tab500,000

Из таблицы следует, что изготовленные в соответствии с предлагаемой полезной модели конденсаторы имеют одинаковую удельную емкость и энергию по сравнению с конденсатором, описанном в прототипе, но превосходят его по мощностным характеристикам.The table shows that the capacitors made in accordance with the proposed utility model have the same specific capacitance and energy compared to the capacitor described in the prototype, but surpass it in terms of power characteristics.

Благодаря железным коллекторам описанные в примерах конденсаторы значительно дешевле конденсатора, описанного в прототипе.Thanks to the iron collectors, the capacitors described in the examples are much cheaper than the capacitor described in the prototype.

Claims (3)

1. Электрохимический конденсатор, включающий щелочной электролит, по крайней мере, один поляризуемый электрод, состоящий из коллектора тока и активного материала, выполненного в основном из активированного углеродного материала, и, по крайне мере, один неполяризуемый электрод, коллектор тока которого имеет часть с пористой структурой, в порах которой расположен активный материал, способный обратимо окисляться и восстанавливаться в среде щелочного электролита, отличающийся тем, что основа материала коллекторов тока поляризуемого и неполяризуемого электродов состоит из железа, и коллекторы тока обоих электродов имеют слой, выполненный из электропроводного материала, устойчивого к электрохимической коррозии в среде щелочного электролита.1. An electrochemical capacitor comprising an alkaline electrolyte, at least one polarizable electrode, consisting of a current collector and active material made mainly of activated carbon material, and at least one non-polarizable electrode, the current collector of which has a porous part a structure in the pores of which an active material is located, capable of reversibly oxidizing and reducing in an alkaline electrolyte medium, characterized in that the base of the material of the current collectors is polarizable and non-polar The polarizable electrode consists of iron, and the current collectors of both electrodes have a layer made of electrically conductive material resistant to electrochemical corrosion in an alkaline electrolyte environment. 2. Электрохимический конденсатор по п.1, отличающийся тем, что материал слоя на поверхности коллектора тока неполяризуемого электрода выполнен из углерода и/или металла, например: рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия, кобальта, никеля, также их сплавов, карбидов, оксидов и их различных комбинаций.2. The electrochemical capacitor according to claim 1, characterized in that the layer material on the surface of the current collector of the non-polarizable electrode is made of carbon and / or metal, for example: ruthenium, rhodium, palladium, platinum, osmium, iridium, cobalt, nickel, and also their alloys , carbides, oxides and their various combinations. 3. Электрохимический конденсатор по п.1, отличающийся тем, что материал слоя на поверхности коллектора тока поляризуемого электрода выполнен из углерода и/или металла, например: рутения, родия, палладия, платины, осмия, иридия, кобальта, никеля, меди, серебра, а также их сплавов, оксидов, карбидов и их различных комбинаций.3. The electrochemical capacitor according to claim 1, characterized in that the layer material on the surface of the current collector of the polarizable electrode is made of carbon and / or metal, for example: ruthenium, rhodium, palladium, platinum, osmium, iridium, cobalt, nickel, copper, silver , as well as their alloys, oxides, carbides and their various combinations.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2004137642/22U 2004-12-23 2004-12-23 ELECTROCHEMICAL CAPACITOR RU45201U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137642/22U RU45201U1 (en) 2004-12-23 2004-12-23 ELECTROCHEMICAL CAPACITOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137642/22U RU45201U1 (en) 2004-12-23 2004-12-23 ELECTROCHEMICAL CAPACITOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU45201U1 true RU45201U1 (en) 2005-04-27

Family

ID=35636521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004137642/22U RU45201U1 (en) 2004-12-23 2004-12-23 ELECTROCHEMICAL CAPACITOR

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU45201U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10720640B2 (en) Aluminum-based metal-air batteries
AU2003292419B2 (en) Electrochemical cell suitable for use in electronic device
US6426862B1 (en) Capacitor with dual electric layer
JPH10507881A (en) Double-layer condenser
US6181546B1 (en) Double layer capacitor
JP2008544543A (en) Heterogeneous electrochemical supercapacitor and method for producing the same
US8017270B2 (en) Electrochemical cell fabricated via liquid crystal templating
MX2012002414A (en) Composite capacitor negative electrode plate for lead acid storage battery, and lead acid storage battery.
KR20070062994A (en) Electrode material and method for producing same
KR20100101885A (en) Method for manufacturing metal electrode having transition metallic coating layer and metal electrode manufactured thereby
JP7317904B2 (en) Electrocatalyst compositions for bifunctional air electrodes containing redox buffer metal oxides
RU2279148C2 (en) High electron conduction compound, electrochemical cell electrode incorporating this compound, method for electrode manufacture, and electrochemical cell
US7426103B2 (en) Electric double layer capacitor, control method thereof, and energy storage system using the same
KR20100132369A (en) Super capacitor and method of fabricating the same
CA2575886A1 (en) Electrolyte solution for double-layered capacitors and double-layered capacitor containing said electrolyte solution
JP4894282B2 (en) Electric double layer capacitor
RU2296383C2 (en) Electrochemical capacitor
KR20180066060A (en) An electrochemical device including a three-dimensional electrode substrate
RU45201U1 (en) ELECTROCHEMICAL CAPACITOR
JP2011009608A (en) Nickel aluminum porous collector and electrode using the same, and capacitor
JP4026806B2 (en) Electric double layer capacitor
RU2121728C1 (en) Electrochemical energy storage
JP2020196944A (en) Reduction reaction electrode, and reaction device using the same
NL1017632C1 (en) Mixed oxide material with high electron conductivity, used in production of electrode for electrochemical cell, does not contain metals from platinum group
JP2006080335A (en) Electrochemical capacitor

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20051224