UA90448C2 - Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару - Google Patents
Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару Download PDFInfo
- Publication number
- UA90448C2 UA90448C2 UAA200506296A UAA200506296A UA90448C2 UA 90448 C2 UA90448 C2 UA 90448C2 UA A200506296 A UAA200506296 A UA A200506296A UA A200506296 A UAA200506296 A UA A200506296A UA 90448 C2 UA90448 C2 UA 90448C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- carbon
- electrode
- layer
- metal
- current collector
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 23
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 6
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 claims description 5
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 102100029054 Homeobox protein notochord Human genes 0.000 claims 3
- 101000634521 Homo sapiens Homeobox protein notochord Proteins 0.000 claims 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims 3
- -1 for example Substances 0.000 claims 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims 2
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims 2
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 claims 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims 2
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 244000208060 Lawsonia inermis Species 0.000 claims 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 102000010410 Nogo Proteins Human genes 0.000 claims 1
- 108010077641 Nogo Proteins Proteins 0.000 claims 1
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 claims 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 claims 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 claims 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- GIYXAJPCNFJEHY-UHFFFAOYSA-N N-methyl-3-phenyl-3-[4-(trifluoromethyl)phenoxy]-1-propanamine hydrochloride (1:1) Chemical compound Cl.C=1C=CC=CC=1C(CCNC)OC1=CC=C(C(F)(F)F)C=C1 GIYXAJPCNFJEHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007783 nanoporous material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1393—Processes of manufacture of electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/66—Current collectors
- H01G11/70—Current collectors characterised by their structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару належить до електротехніки, зокрема до виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару між електродним матеріалом та металевим колектором струму, які можуть знайти застосування в імпульсних джерелах живлення. Поставлена задача досягається виготовленням електродів, які складаються із металевого колектора струму і поляризаційного електрода. При цьому в поверхню металевого колектора струму, виготовленого з металевої фольги, вплавлені частинки високопровідного вуглецевого матеріалу. Частинки вуглецевого матеріалу з високою електропровідністю, наприклад графіту, вплавляються в металеву фольгу колектора струму за допомогою електроіскрового або електродугового методів. Технічним результатом є зниження контактного опору електрода, що забезпечує високі експлуатаційні параметри енергонакопичуючих пристроїв, а також простота і дешевизна.
Description
(Б1) МПК (2009)
С нот 9/00 іщй нота 9/155
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
Ї НАУКИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ о, П И С
ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД
ВЛАСНОСТІ ишиГлРОІОТЛМЛИЬЛЬЛИТЬЛЬЛЬЛИЛДИТЬТЬТЬЬТИЬНЬ6ИЬТЬШИЬИЬТЬТЬТНИТЬТНШЬЬИТСИТИТИОИООТИТИТОИОИИТИИЬЬИИИОИИИИОВЛЛЄОЄИЄЄИБИТНТЦИЖИЄ6ЦООЦТНИИТЛ ОІаІНШШШООЛІТОООЛЇИОООЛООЛЛЛТОООХТОЛИОІЕВПОВШ?ИЙЦТЬНТНТИТИТЬТЬТЬЬЬЬШЬОХОИТЬИЬТИТОИИОСХИХДТИОВИТХИХННЙКЙИХИТИИИИНИТТЯ (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ЕЛЕКТРОДІВ З НИЗЬКИМ КОНТАКТНИМ ОПОРОМ ДЛЯ БАТАРЕЙ ТА
КОНДЕНСАТОРІВ ПОДВІЙНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ШАРУ
1 2 (21) аг00506296 З. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, (22) 25.06.2005 що перший вуглецевий шар на поверхні металево- (24) 11.05.2010 го колектора струму формують з вуглецевого ма- (46) 11.05.2010, Бюл.Мео 9, 2010 р. теріалу з високою електропровідністю, вплавлено- (72) МАЛЄТІН ЮРІЙ АНДРІЙОВИЧ, ШЕМБЕЛЬ го в металевий колектор струму.
ОЛЕНА МОЇСЕЄВНА, НОВАК ПІТЕР, ВЕ, ПОДМО- 4. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим,
ГІЛЬНИЙ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, СТРИЖАКОВА що частинки вуглецевого матеріалу з високою
НАТАЛЯ ГРИГОРІВНА, ІЗОТОВ ВОЛОДИМИР електропровідністю вплавляють в металеву фоль-
ЮРІЙОВИЧ, МИРОНОВА АНТОНІНА АНДРІЇВНА, гу колектора струму за допомогою електроіскрово-
ДАНИЛІН ВАЛЕРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ го або електродугового методів, при цьому одним (73) МАЛЄТІН ЮРІЙ АНДРІЙОВИЧ, ШЕМБЕЛЬ із двох електродів є вуглецевий електрод, а дру-
ОЛЕНА МОЇСЕЄВНА, НОВАК ПІТЕР, ВЕ, ПОДМО- гим - металева фольга.
ГІЛЬНИЙ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, СТРИЖАКОВА 5. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим,
НАТАЛЯ ГРИГОРІВНА, ІЗОТОВ ВОЛОДИМИР що поверхні металевої фольги надають шорсткос-
ЮРІЙОВИЧ, МИРОНОВА АНТОНІНА АНДРІЇВНА, ті за допомогою механічних або хімічних методів.
ДАНИЛІН ВАЛЕРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ 6. Спосіб за пп. 1-5, який відрізняється тим, що (56) УР 11224834 А; 17.08.1999 вуглецеві частинки, вплавлені в поверхню метале-
УР 2003197475 А; 11.07.2003 вого колектора струму, мають діаметр 0,01-50
УР 2003257797 А; 12.09.2003 мкм. СІ 05 6447555 В1; 10.09.2002 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що по- г)
ОА 45576 А; 15.04.2002 ляризаційний електрод виготовляють з вуглевміс- б
ПА 54508 Сг; 17.03.2003 ного матеріалу зі зв'язуючим. с
ВИ 2170467 С1; 10.07.2001 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що по-
ВО 2123738 С1; 20.12.1998 ляризаційний електрод, виготовлений з нанопори-
ВИ 2095873 С1; 10.11.1997 стого вуглевмісного порошку зі зв'язуючим, нано- (се) 56320740 В1; 20.11.2001 ситься на перший вуглецевий шар вальцюванням, « 6808845 В1; 26.10.2004 пресуванням або шлікерним литтям. « (57) 1. Спосіб виготовлення електродів з низьким 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що по- о контактним опором для батарей та конденсаторів ляризаційний електрод виготовляють із оксидів б подвійного електричного шару, що включає виго- або сульфідів металів, змішаних з електропровід- ра товлення металевого колектора струму і поляри- ною добавкою і зв'язуючим. е. заційного електрода, який відрізняється тим, що 10. Спосіб за п. 1 або 3, який відрізняється тим, в поверхню колектора струму вплавляють частин- що на перший шар вуглецевих частинок, вплавле- ки високопровідного вуглецевого матеріалу, який них в поверхню металевого колектора струму, утворює перший вуглецевий шар. наносять проміжний шар вуглецевого порошку з « 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для високою електропровідністю, після чого на сфор- -З виготовлення колектора струму використовують мовану таким чином поверхню наносять поляри- 5 металеву фольгу. заційний електрод методом пресування, вальцю- 75 вання або шлікерного лиття.
Даний винахід відноситься до області елект- контактним опором між електродним матеріалом ротехніки, зокрема до розробки способів виготов- та металевим колектором струму. лення електродів для батарей та конденсаторів В патенті США (1) описано метод виготовлен- подвійного електричного шару (КПЕШ) з низьким ня електродів на основі вентильних металів, в яких вугільні частинки наносяться на поверхню металу алюмінієвого колектору струму. Такий спосіб виго- шляхом вдавлювання. У відповідності з цим пате- товлення електродів забезпечує низький контакт- нтом можливим є використання двох способів. ний опір (див. таблицю), що приводить до низьких
Згідно першого способу суміш порошків вентиль- значень постійної часу (-0,3 сек). Однак, недолі- ного металу і вугілля нагрівається до температури ками цього способу є його трудомісткість та доро- плавлення металу, після чого вона пресується. говизна.
Другий спосіб включає стадію вдавлювання части- Найбільш близьким до способу виготовлення нок вугілля, диспергованих на поверхні вентильно- електродів для КПЕШ та батарей, що пропонуєть- го металу, штампуванням чи прокаткою. Перед ся в даному винаході, є спосіб, описаний в патенті нанесенням вугільного шару поверхню вентильно- 6). В цьому патенті пропонується метод виготов- го металу роблять шорсткою або травлять елект- лення електродів з низьким контактним опором, рохімічно для того, щоб створити пористий тонкий який базується на тому, що алюмінієвий колектор шар на поверхні для більш ефективного нанесен- струму контактує з вугільним електродом через ня вугільного шару. Автори цього винаходу вико- вуглецеві гранули. Твердий аморфний гранульо- ристали описані способи для зменшення контакт- ваний вуглець наноситься на поверхню алюмініє- ного опору між металевим колектором струму і вої фольги і потім пресується за допомогою валь- електродами як в літій-іонних вторинних батареях, цювання або іншого подібного методу. В так і в КПЕШ. При цьому відмічалось покращення результаті тверді гранули проникають через окси- робочих характеристик батарей при підвищених дну плівку, що існує на поверхні фольги. Метале- потужностях, а внутрішній опір КПЕШ зменшував- вий колектор струму попередньо оброблюють, ся в 2-3 рази. щоб розвинути його поверхню. Для виготовлення
В патенті США (21) описано метод виготовлен- електродів для КПЕШ шар нанопористого вугіль- ня КПЕШ з електродами з вугільних порошків, що ного матеріалу зі зв'язуючим наноситься на підго- мають низький опір. Описаний метод включає такі тований як описано вище колектор струму. В цьо- стадії: му випадку контактний опір знижується в 2,5 рази приготування першої суспензії, що містить в порівнянні з необробленою алюмінієвою фоль- електропровідний вуглецевовмісний порошок (на- гою. Однак питомий опір електродів, виготовлених приклад, графіт) і зв'язуюче, нанесення її на пове- таким чином, залишається досить значним - рхню алюмінієвої фольги (колектор струму) і ви- 7Ом-см", що значно перевищує вимоги до високо- сушування з метою утворення першого шару потужних батарей та КПЕШ, здатних працювати в покриття; імпульсному режимі. приготування другої суспензії, яка включає на- Тому в основу даного винаходу поставлено нопористий вугільний порошок, розчинник і зв'язу- задачу розробки способу виготовлення електродів юче, і нанесення її на перший шар покриття. для батарей і конденсаторів подвійного електрич-
Перед нанесенням шарів покриття поверхню ного шару з низьким контактним опором між елек- алюмінієвої фольги можна піддавати обробці еле- тродним матеріалом і колектором струму, що за- ктричним розрядом, механічній або хімічній моди- безпечує низький внутрішній опір фікації для покращення змочуваності і адгезії. Ін- енергонакопичуючих пристроїв. ший можливий спосіб виготовлення вугільних Поставлена задача досягається тим, що в електродів включає використання колектору стру- способі виготовлення електродів, який включає му з перфорованої фольги, на яку наносяться по- виготовлення металевого колектора струму і по- слідовно перший і другий шари покриття. Перший ляризаційного електроду згідно з винаходом, в шар, товщина якого складає 4-бмкм, зменшує кон- поверхню металевого колектора струму, вплавля- тактний міжфазовий опір і служить підгрунтям для ють частинки високопровідного вуглецевого мате- другого шару покриття, що містить нанопористий ріалу, який утворює перший вуглецевий шар. вугільний матеріал, який і є електродом КПЕШ. Згідно з винаходом, для виготовлення колек-
КПЕШ, виготовлений у відповідності з цим винахо- тору струму використовують металеву фольгу. дом, має ємність від 2650 до 2700Ф і опір, визна- Крім того, перший вуглецевий шар на поверхні чений імпедансним методом, менше 0,бмОм, що металевого колектору струму формують з вугле- відповідає значенням сталої часу (КС-константи) цевого матеріалу з високою електропровідністю, біля 1,6 сек, хоч автори винаходу за мету ставили вплавленого в металевий колектор струму. значення нижче 0,5 сек. Частинки вуглецевого матеріалу з високою
В патенті США (З) описано метод зменшення електропровідністю вплавляють в металеву фоль- контактного опору між вугільними електродами і гу (колектор струму) за допомогою електроіскрово- алюмінієвою фольгою (колектором струму) за ра- го або електродугового методів, при цьому одним хунок приклеювання електродів до поверхні фоль- із двох електродів є вуглецевий електрод, а дру- ги за допомогою шару електропровідного адгези- гим - фольга. ву, товщина якого складає не більше 1Омкм. Відповідно до способу, поверхні металевої
Перед покриттям поверхню фольги протравлюють фольги надають шорсткості за допомогою механі- для шорсткості. чних чи хімічних методів.
В патентах США 4, 5) розкривається спосіб Вуглецеві частинки, вплавлені в поверхню ме- зменшення контактного опору в КПЕШ шляхом талевого колектору струму, мають діаметр в діа- нанесення на поверхню вугільного електроду тон- пазоні 0,01-5Омкм. кого шару алюмінію за допомогою методу плазмо- Поляризаційний електрод виготовляють з вуг- вого осадження алюмінію в високому вакуумі. Че- левмісного матеріалу зі зв'язуючим. рез цей шар вугільні електроди приварювали до Згідно з винаходом, поляризаційний електрод,
Claims (1)
- виготовлений з нанопористого вуглевмісного по- ного лиття. рошку зі зв'язуючим, наноситься на перший вугле- Спосіб виготовлення електродів для батарей цевий шар вальцюванням, пресуванням чи шліке- та конденсаторів подвійного електричного шару, рним литтям. згідно даного винаходу, включає також нанесення Поляризаційний електрод виготовляють із ок- між першим вуглецевим шаром, що складається з сидів або сульфідів металів, змішаних з електроп- вуглецевих частинок, вплавлених в поверхню ме- ровідною добавкою і зв'язуючим. талевого колектору струму, та поляризаційним Відповідно до заявленого технічного рішення, електродом проміжного шару вуглецевого порош- на перший шар вуглецевих частинок, вплавлених ку з високою електропровідністю, наприклад, гра- в поверхню металевого колектору струму, нано- фіту або ацетиленової сажі. Завдяки цьому можна сять проміжний шар вуглецевого порошку з висо- значно зменшити електричний контактний опір між кою електропровідністю, після чого на сформовану першим вуглецевим шаром з частинками, вплав- таким чином поверхню наносять поляризаційний леними в металевий колектор струму, і поляриза- електрод методом вальцювання, пресування чи ційним електродом батареї або КПЕШ. шлікерного лиття. У відповідності з метою даного винаходу про- Заявлюваний спосіб здійснюється слідуючим понується простий і дешевий спосіб виготовлення чином. Металеву фольгу установлюють в якості електродів для батарей і КПЕШ. одного із електродів в електроіскровому або елек- Короткий опис фігур креслення тродуговому пристрої. Стержень із вуглевмісного На фігурі креслення 1 показана схема елект- матеріалу використовують в якості протилежного роіскрового методу для вплавлення вуглецевих електроду. При використанні електроіскрового частинок в металеву фольгу: 1 - електроіскрова методу вплавлення вуглецевих часток в поверхню установка; 2 - вуглецевий стержень в якості одного колектора струму з метою формування першого електроду; З - металева фольга (колектор струму) вуглецевого шару вуглецевий (наприклад, графі- в якості другого електроду. товий) стержень рухається вгору і вниз біля пове- На фігурі креслення 2 схематично показаний рхні металевої фольги, утворюючи короткочасну поперечний розріз металевої фольги (колектор іскру (фігура креслення 1). Під час проскоку іскри струму), легованої вуглецевими частинками, які метал локально плавиться, вуглецева частинка вплавлені в поверхню металу: 1 - легування з од- відщеплюється від стержня і вплавляється в пове- ного боку; 2 - двохстороннє легування. рхню металу (фігура креслення 2). Під час елект- На фігурі креслення З схематично показаний роіскрового чи електродугового осадження вугле- поперечний розріз електроду для батарей і КПЕШ, цевих часток вуглецевий стержень або металева виготовленого у відповідності з даним винаходом: фольга можуть рухатись в горизонтальній площині 1 - металевий колектор струму; 2 - шар вуглецевих таким чином, що електроіскровий пристрій стає частинок, вплавлених в металеву поверхню; З - подібним швейній машинці, утворюючи стібки вуг- поляризаційний електрод, виготовлений з вуглев- лецевих часток, вплавлених в металеву поверхню місного матеріалу, наприклад, нанопористого вугі- колектора струму. Як можна бачити на фігурі кре- льного порошку (при виготовленні КПЕШ) або слення 4, при цьому відбувається збільшення по- графіту, оксидів або сульфідів металів, змішаних з верхні металевої фольги поблизу точки вплавлен- електропровідною добавкою, наприклад, графіто-ня. Цей ефект призводить до збільшення площі вим порошком або ацетиленовою сажею (при ви- контакту між колектором струму та поляризацій- готовленні літієвих батарей), зі зв'язуючим. ним електродом. На фігурі креслення 4 показане збільшене зо- Вплавлені вуглецеві частинки повинні висту- браження поверхні металу з вплавленими в неї пати над поверхнею металевої фольги (колектору вуглецевими частинками, яке спостерігається за струму), що має "якорний ефект" при нанесенні допомогою мікроскопу. поляризаційного електроду на поверхню колектору Фігура креслення 5 ілюструє метод вимірю- струму методами шлікерного лиття, пресування чи вання електричного опору електродів, згідно якого вальцювання (фігура креслення 3). Для підсилен- через алюмінієвий колектор струму, поляризацій- ня "якорного ефекту", а також збільшення площі ний електрод і платинову фольгу, які стиснуті пос- контакту поверхня металевої фольги робиться тійним тиском, пропускається постійний струм і за шорохуватою за допомогою любого з загальноп- допомогою вольтметра з високим вхідним опором рийнятих методів механічної або хімічної обробки вимірюється падіння потенціалу між двома мета- поверхні з метою збільшення її площі. Як приклад левими фольгами. можна навести вальцювання з наждаковим папе- Даний винахід можна проілюструвати наведе- ром, хімічне або електрохімічне травлення повер- ними нижче нелімітуючими прикладами.хні. Приклади реалізації винаходу. У відповідності з даним винаходом, поляриза- Приклад 1 ційні електроди виготовляються з вуглевмісного Плоску алюмінієву фольгу товщиною 20мкм матеріалу, наприклад, нанопористого вугільного притискали до мідної пластинки рамкою, зробле- порошку (при виготовленні КПЕШ) або графіту, ною з нержавіючої сталі з прямокутним вікном ро- оксидів або сульфідів металів, змішаних з елект- змірами 3З5хі5мм. За допомогою електроіскрової ропровідною добавкою, наприклад, графітовим установки, в якій позитивний електрод був вигото- порошком або ацетиленовою сажею (при виготов- влений з графітового стержня, легували алюмініє- ленні літієвих батарей), зі зв'язуючим. Поляриза- ву фольгу (негативний електрод) графітовими час- ційний електрод наноситься на колектор струму тинками через вікно рамки. Протягом процесу методами вальцювання, пресування або шлікер- легування величину струму підтримували на рівніО,бА, тривалість процесу складала б хвилин. В Омічний опір нанопористих вугільних електро- результаті одержували шар графітового покриття, дів, виготовлених у відповідності з даним винахо- вплавленого в поверхню алюмінію, товщиною 3- дом як показано в прикладах 1-3, вимірювали по бБмкм. На алюмінієвий колектор струму, покритий падінню потенціалу ЛШ між точками 1 і 2, як схема- графітовим шаром, наносили суспензію нанопори- тично показано на фігурі креслення 5. Платинова стого вугільного порошку з полівінілідендифтори- фольга, яка була з'єднана з верхньою стороною дом РМОЕ (1095 ваг.) в якості зв'язуючого, викори- електрода, служила ще одним електричним конта- стовуючи методику шлікерного лиття. Після ктом при проходженні струму через електрод. висушування і послідуючого вальцювання товщи- Вклад різних складових в сумарний опір (контакт- на шару нанопористого вугілля складала приблиз- ного опору між колекторною алюмінієвою фольгою но 100мкм. Опір одержаного таким чином елект- і вугільним електродом Ндус, самого поляризацій- рода вимірювали, використовуючи метод, ного електрода Ас контактного опору між вугіль- описаний далі в тексті і схематично показаний на ним електродом і платиновою фольгою Врс) фігурі креслення 5. Результати вимірювання пред- розраховували, вимірюючи зальний опір при різ- ставлені в таблиці, рядок 1. них товщинах поляризаційного електроду і замі- Приклад 2 нюючи алюмінієвий колектор на платинову фоль- Алюмінієву фольгу товщиною бОмкм декілька гу. Результати вимірювань представлені в таблиці, раз пропустили через вальці з наждаковим папе- де для порівняння наведені величини опору для ром для того, щоб зробити її поверхню шорохова- електродів, вироблених іншими відомими спосо-тою. Після цього її притискали до мідної пластинки бами. рамкою, зробленою з нержавіючої сталі з прямоку- Результати, представлені в таблиці, показу- тним вікном розмірами З5хі5мм. За допомогою ють, що використання плоскої алюмінієвої фольги електроіскрової установки, в якій позитивний елек- в якості колектора струму приводить до дуже ви- трод був виготовлений з графітового стержня, ле- сокого контактного опору (біля 2Ом-см7). Якщо гували шорохувату алюмінієву фольгу (негативний площу контакту збільшити за рахунок шороховато- електрод) графітовими частинками через вікно сті поверхні металевого колектора, то контактний рамки. Протягом процесу легування величину опір падає до 0.6Ом-см", проте ця величина зали- струму підтримували між 0,6 і 1,0А, тривалість шається ще досить високою для використання процесу складала 7 хвилин. В результаті одержу- таких систем в КПЕШ. Контактний опір можна зна- вали шар графітового покриття, вплавленого в чно знизити за рахунок вакуумного осадження ша- поверхню алюмінію, товщиною 3-5мкм. Після цьо- ру алюмінію на поверхню поляризаційного елект- го на поверхню легованої алюмінієвої фольги при- роду, а потім приварити цей шар до алюмінієвого вальцьовували суміш нанопористого вугільного колектору струму точечним зварюванням. Однак, порошку з політетрафторетиленом РТРЕ (795 ваг.) цей відомий спосіб виготовлення електродів є до- в якості зв'язуючого. Товщина утвореного таким сить дорогим і дуже трудоємним. З іншого боку, чином шару нанопористого вугілля складала при- електроди, виготовлені способом згідно даного близно 100мкм. Опір одержаного електрода вимі- винаходу, мають контактний опір менший, ніж еле- рювали, використовуючи метод, описаний далі в ктроди, виготовлені з використанням вакуумного тексті і схематично показаний на фігурі креслення осадження алюмінію і послідуючого точечного5. Результати вимірювання представлені в табли- зварювання. ці, рядок 2. Таким чином, як видно з приведених результа- Приклад З тів, спосіб виготовлення електродів для батарей і Поверхню алюмінієвої фольги товщиною конденсаторів подвійного електричного шару, що є бОмкм обробили як описано в прикладі 2, після об'єктом даного винаходу, має суттєві переваги в чого її притискали до мідної пластини і легували порівнянні з відомими способами, а саме: низький поверхню графітовими частинками як описано в контактний опір, що забезпечує високі експлуата- прикладах 1 і 2. Протягом процесу легування ве- ційні параметри енергонакопичуючих пристроїв личину струму підтримували між 0,6 і 1,0А, трива- (низький внутрішній опір і, як наслідок, високі зна- лість процесу складала 8 хвилин. В результаті чення потужності), простота і дешевизна. одержували шар графітового покриття, вплавле- Джерела інформації ного в поверхню алюмінію, товщиною 3-5мкм. Піс- 1. Патент США Мо 6808845 МКП НО1ТМ 004/60; ля цього на отриману поверхню нанесли тонкий нНОтТМ 004/58; НОТО 009/00, 2004. шар (1-2мкм) ацетиленової сажі, таким чином 2. Патент США Мо 6643119 МКП НОТО 009/00; сформувавши композитний колектор струму. Під нота 002/10, 2003. кінець на поверхню композитного колектору стру- 3. Патент США Мо 6831826 МКП НОТО 009/00, му навальцювали суміш нанопористого вугільного 2004. порошку з РТРЕ (775 ваг.) в якості зв'язуючого. 4. Патент США Мо 6602742 МКП НОТІ. 021/335, Товщина утвореного таким чином шару нанопори- 2003. стого вугілля складала приблизно 100мкм. Опір 5. Патент США Мо 6697249 МКП НОТО 009/00, одержаного таким чином градієнтного електрода 2004. вимірювали, використовуючи метод, описаний 6. Патент США Мо 6447555 МКП НОгО 009/00, далі в тексті і схематично показаний на фігурі кре- нога 009/02, 2002. слення 5. Результати вимірювання представлені в таблиці, рядок 3.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200506296A UA90448C2 (uk) | 2005-06-25 | 2005-06-25 | Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару |
| PCT/IB2006/004045 WO2007116244A2 (en) | 2005-06-25 | 2006-06-23 | Method of fabricating electrodes with low contact resistance for batteries and double-layer capacitors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200506296A UA90448C2 (uk) | 2005-06-25 | 2005-06-25 | Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA90448C2 true UA90448C2 (uk) | 2010-05-11 |
Family
ID=38581451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200506296A UA90448C2 (uk) | 2005-06-25 | 2005-06-25 | Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA90448C2 (uk) |
| WO (1) | WO2007116244A2 (uk) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080054A2 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Yunasko Limited | Method for selecting nanoporous carbon material for polarizable electrode, method for manufacturing such polarizable electrodes and method for manufacturing electrochemical double layer capacitor |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9209464B2 (en) | 2009-09-24 | 2015-12-08 | Corning Incorporated | Current collectors having textured coating |
| US8687346B2 (en) * | 2010-05-27 | 2014-04-01 | Corning Incorporated | Multi-layered electrode for ultracapacitors |
| US8840687B2 (en) | 2010-08-23 | 2014-09-23 | Corning Incorporated | Dual-layer method of fabricating ultracapacitor current collectors |
| EP2525377A1 (fr) * | 2011-05-19 | 2012-11-21 | Yunasko Limited | Collecteur de courant et procédé de sa fabrication |
| FR2990050A1 (fr) * | 2012-04-25 | 2013-11-01 | Yunasko Ltd | Condensateur electrochimique a double couche electrique et procede de sa fabrication |
| DE102012112186A1 (de) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Materialverbund, Verfahren zu dessen Herstellung, daraus hergestelltes System und Anwendung desselben |
| CN103198929B (zh) * | 2013-03-06 | 2016-12-28 | 长春吉大科诺科技有限责任公司 | 一种超级电容电极片及其制备方法 |
| CN103178269A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 长春吉大科诺科技有限责任公司 | 一种锂离子电池正极集流体铝箔的改性处理方法 |
| CN103177883A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 长春吉大科诺科技有限责任公司 | 一种超级电容器集流体表面电火花嵌碳的改性处理方法 |
| CN103199261A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-07-10 | 长春吉大科诺科技有限责任公司 | 一种锂离子电池负极集流体铜箔的改性处理方法 |
| US10522300B2 (en) | 2015-05-26 | 2019-12-31 | National Research Council Of Canada | Metallic surface with karstified relief, forming same, and high surface area metallic electrochemical interface |
| CN105603372B (zh) * | 2015-12-22 | 2018-03-27 | 长春吉大科诺科技有限责任公司 | 电磁驱动式石墨电弧溅射镶嵌探头 |
| CN105914054B (zh) * | 2016-05-25 | 2017-12-08 | 长春吉大科诺科技有限责任公司 | 一种自动化集流体双面改性设备 |
| CN107221456B (zh) * | 2017-06-30 | 2020-04-28 | 北方民族大学 | 一种航空用掺镍碳基超级电容及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262255A (en) * | 1991-01-30 | 1993-11-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US6524707B1 (en) * | 1999-07-09 | 2003-02-25 | Powerstor Corporation | Carbon-bonded metal structures and methods of fabrication |
| US6631074B2 (en) * | 2000-05-12 | 2003-10-07 | Maxwell Technologies, Inc. | Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes |
-
2005
- 2005-06-25 UA UAA200506296A patent/UA90448C2/uk unknown
-
2006
- 2006-06-23 WO PCT/IB2006/004045 patent/WO2007116244A2/en active Application Filing
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013080054A2 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Yunasko Limited | Method for selecting nanoporous carbon material for polarizable electrode, method for manufacturing such polarizable electrodes and method for manufacturing electrochemical double layer capacitor |
| WO2013080054A3 (en) * | 2011-12-02 | 2013-09-06 | Yunasko Limited | Method for selecting nanoporous carbon material for polarizable electrode, method for manufacturing such polarizable electrodes and method for manufacturing electrochemical double layer capacitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2007116244A2 (en) | 2007-10-18 |
| WO2007116244A3 (en) | 2009-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA90448C2 (uk) | Спосіб виготовлення електродів з низьким контактним опором для батарей та конденсаторів подвійного електричного шару | |
| Zhou et al. | Hydrothermal synthesis of flower-like MoS2 nanospheres for electrochemical supercapacitors | |
| KR101127197B1 (ko) | 연료전지용 세퍼레이터, 연료전지용 세퍼레이터의 제조방법 및 연료전지 | |
| US20090130564A1 (en) | Method of fabrication electrodes with low contact resistance for batteries and double layer capacitors | |
| TWI469428B (zh) | 集流體、電化學電池電極及電化學電池 | |
| EP1566855A4 (en) | NEGATIVE ELECTRODE FOR NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY ACCUMULATOR ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE ELECTRODE, AND NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY ACCUMULATOR ELEMENT | |
| KR101624432B1 (ko) | 전극 재료, 전극 재료의 제조 방법, 전극 및 이차 전지 | |
| RU2572840C2 (ru) | Металлическая фольга с проводящим слоем и способ ее изготовления | |
| JP5264409B2 (ja) | リチウムイオン電池電極用アルミニウム合金箔およびその製造方法 | |
| EP3576208A1 (en) | All-solid-state battery and method for producing same | |
| WO2014157010A1 (ja) | 集電体、電極構造体、非水電解質電池又は蓄電部品 | |
| Kang et al. | Ag embedded Li3VO4 as superior anode for Li-ion batteries | |
| US20160056455A1 (en) | Structure equipped with amorphous carbon film having electrically conductive part and containing silicon, and method for manufacturing same | |
| KR101559225B1 (ko) | 전극 재료 및 그 제조 방법 | |
| Wu et al. | Nickel hydroxide electrode with porous nanotube arrays prepared by hydrolysis and cathodic deposition for high-performance supercapacitors | |
| Aravinda et al. | Fabrication and performance evaluation of hybrid supercapacitor electrodes based on carbon nanotubes and sputtered TiO2 | |
| JPWO2017104583A1 (ja) | 全固体二次電池、全固体二次電池用電極シート及びこれらの製造方法 | |
| CN114613939B (zh) | 全固体电池 | |
| CN116114041A (zh) | 非水系碱金属蓄电元件和正极涂布液 | |
| JP5325326B2 (ja) | 集電体、電極、二次電池、および二次電池の製造方法 | |
| KR101688283B1 (ko) | 전극 재료, 전극 및 2차 전지 | |
| Honda et al. | Performance of electric double-layer capacitor with vertically aligned MWCNT sheet electrodes prepared by transfer methodology | |
| Shen et al. | One-step electrodeposition of layer by layer architectural Si-graphene nanocomposite anode of lithium ion battery with enhanced cycle performance | |
| KR102205725B1 (ko) | 탄소 물질 코팅된 집전체의 제조방법, 그에 의해 제조된 탄소 물질 코팅된 집전체 및 탄소 물질 코팅된 집전체를 포함하는 에너지 저장 소자 | |
| JP2015023001A (ja) | 蓄電デバイス用多孔質集電体、電極および蓄電デバイス |