SU1735925A1

SU1735925A1 - Состав электрода накопител энергии

Info

Publication number: SU1735925A1
Application number: SU823048702A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Иванов; Исаак Яковлевич Богницкий; Андрей Владимирович Фомин; Аркадий Федорович Герасимов; Сергей Владимирович Чижевский; Александр Евгеньевич Вишневский
Original assignee: Научно-производственное объединение "Квант"
Priority date: 1982-08-12
Filing date: 1982-08-12
Publication date: 1992-05-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл изготовлени электродов накопителей энергии Целью изобретени вл етс уменьшение сопротивлени электрода. Поставленна цель достигаетс тем, что состав электрода накопител энергии, содержащий смесь активного угл с полиамидным св зующим, дополнительно содержит измельченное углеродное волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: активный уголь 73,0-97,9; полимерное св зующее 0,11-2,0, углеродное волокно 2,0-25.0.

Description

сл С

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к составу смеси дл электродов накопителей энергии.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению вл етс электрод, состо щий из смеси углерода с развитой удельной поверхностью, например активного угл и/или сажи с полимерным св зующим , например, политетрафторэтиленом (ПТФЭ), поливиниловым спиртом (ЛВС) и т.д.

Такие электроды при содержании св зующего в пределах 3-15 мас.% обеспечивают сохранение высокой электрической емкости на единицу массы электрода при достаточно высокой механической прочности .

Недостатком данного электрода вл етс то, что будучи неэлектропроводными частицы св зки, концентриру сь на поверхности углеродных частиц, затрудн ют контакты между ними и тем самым ухудшают электрическое сопротивление электрода.

Целью изобретени вл етс уменьшение сопротивлени электрода.

Поставленна цель достигаетс тем, что известный электрод, изготовленный из углерода с развитой удельной поверхностью, например активного угл , в количестве 73,0-97,9 мас.%, содержащий полимерное св зующее, например, политетрафторэтилен или поливиниловый спирт, дополнительно содержит измельченное углеродное волокно в количестве 2-25 мас.% при количестве полимерного св зующего в пределах О 1-2 мас.%.

Предлагаемые электроды изготавливают следующим образом.

К навеске измельченного активного угл добавл ют измельченное углеродное волокно и тщательно перемешивают. К смеси добавл ют суспензию св зующего, например, политетрафторэтилена. Полученную смесь

М

со

сл

,о

ю

сл

помещают в прессформу и прессуют под давлением. Изготовленный электрод сушат при комнатной температуре до посто нной массы. При этом наиболее целесообразным вл етс введение волокна в количестве 2-25 мае. %. При меньшем содержании углеродного волокна электрод тер ет механическую прочность. С увеличением содержани волокна электрическое сопротивление электрода незначительно уменьшаетс и его механическа прочность возрастает. Однако при содержании волокна выыше 25 мас.% заметно снижаетс величина емкости электрода на единицу его массы (углерод + волокно + св зующее).

Дл эффективного смешени компонентов наиболее целесообразным вл етс использование измельченных частиц углеродного волокна размерами 0,5-4 мм. При уменьшении длины волокна ниже 0,5 мм заметно ухудшаетс механическа прочность электрода.

Введение в электрод измельченного углеродного волокна позвол ет сущесвтенно снизить содержание неэлектропроводной св зки и тем самым уменьшает сопротивление электрода.

Измельченное углеродное волокно получали путем резки жгута из углеродного волокна (марок ВМН-3 или ВМН-4 ТУ 48-20- 48-76) быстроходными роторными ножницами при регулируемой подаче жгута. Разработаны также другие способы измельчени жгута.

П р и м е р 1. 4,5 г измельченного древесного активного угл S БЭТ 600 м2/г) смешивают с 0,5 г измельченного углеродного волокна длиной частиц 2 мм. В смесь ввод т 0,005 г политетрафторэтилена (ПТФЭ) в виде 0,1 мае, % водной суспензии. Смесь прессуют под усилием 3 т в пресс-форме диаметром 200 мм и сушат. Полученный электрод имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:

Активный уголь89.9

Полимерное св зующее (ПТФЭ)0,1

Измельченное

углеродное волокно10,0

Электрод, пропитанный 27%-ным раствором КОН, при изменении потенциала на 1 В накапливает зар д-величиной 93 Кл (18,2 Кл/г). Сопротивление электрода на переменном токе частотой 1 кГц равно 1,60 мОм.

П р и м е р 2. 4,895 г измельченного древесного активного угл (Звэт 600 м /г) смешивают с 0,1 г измельченного углеродного волокна длиной частиц 2 мм. В смесь ввод т 0,005 г ПТФЭ в виде 0,1 мас.% водной суспензии. Смесь прессуют под усилием 3 т в пресс-форме диаметром 200 мм и сушат. Полученный электрод имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Активный уголь97,9

Полимерное св зующее0 ,1 Углеродное волокно2,0 Электрод, пропитанный 27%-ным рас- 0 твором КОН, при изменении потенциала на 1 В накапливает зар д величиной 95 Кл(19,0 Кл/г). Сопротивление электрода на переменном токе частотой 1 кГц равно 2,42 мОм. П р и м е р 3. Аналогично изготовлен 5 электрод следующего состава, мас.%:

Активный уголь73,0

Полимерное св зующее (ПТФЭ)2,0 Углеродное волокно25,0 0 Накапливаемый зар д электрода 78 Кл (15,6 Кл/г), сопротивление при 1 кГц 2,01 мОм.

П р и м е р 4. Аналогично изготовлен электрод, имеющий следующее соотноше- 5 ние компонентов, мае. % :

Активный уголь89,5

Полимерное св зующее (ПТФЭ)0,5 Измельченное уг- 0 леродное волокно10,0

Сопротивление электрода 1,7 мОм, накапливаемый зар д 91,5 (18,0 Кл/г).

П р и м е р 5. Аналогично изготовлен электрод, следующего состава, мас.%: 5Активный уголь88,2

Полимерное св зующее (ПТФЭ)2,0 Измельченное углеродное волокно9,8 0 Сопротивление электрода 2,33 мОм, накапливаемый зар д равен 89 Кл (17,5 Кл/г). П р и м е р 6. Дл сравнени был изготовлен электрод накопител энергии в соответствии с прототипом. Смесь из 4,5 г 5 измельченного древесного активного угл (5вэт 680 м2/г) с 0,5 г ПВС в виде водного раствора была помещена в пресс-форму диаметром 200 мм, спрессована под усилием 3 т и высушена. Электрод имеет следующее 0 соотношение компонентов, мас.%:

Активный уголь90

Полимерное св зующее10 Измельченное уг- 5 леродное волокно

Сопротивление электрода 5,60 мОм, а накапливаемый зар д равен 78,0 Кл (15,6 Кл/г).

Таким образом, электрод предлагаемого состава при одинаковых с прототипом

значени х удельного накапливаемого зар да (15-20 Кл/г) имеет сущесвтенно меньшее (в 2,5-3,5 раза) сопротивление.

Использование пористых электродов предлагаемого состава позвол ет накапливать удельный зар д величиной до 15-20 Кл/г или 5-10 Кл (см3), что в 10-103 раз больше по сравнению с электролитическими конденсаторами. Исследовани показали целесообразность применени электродов предлагаемого состава дл различных типов накопителей электрической энергии - импульсных, буферных и

ДР0

5

Claims

Формула изобретени Состав электрода накопител энергии, содержащий смесь активного угл с полимерным св зующим, отличающийс тем, что, с целью уменьшени сопротивлени электрода, смесь дополнительно содержит измельченное углеродное волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Активный уголь73,0-97,9

Полимерное св зующее0 ,1-2,0 Измельченное углеродное волокно 2,0-25,0