RU2054723C1

RU2054723C1 - Capacitor with double electric layer

Info

Publication number: RU2054723C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Афанасьев; Н.Н. Борисенко; Ю.Ф. Гридина; М.Е. Казаков; И.Е. Михайленко; И.В. Стригущенко; А.М. Трушников
Original assignee: Михайленко Ирена Евгеньевна
Priority date: 1993-04-17
Filing date: 1993-04-17
Publication date: 1996-02-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: polarized electrodes and separators with electrolyte put between them are made from woven activated carbon-fibre material based on evenly activated hydrate cellulose fibres and positioned in known capacitor with double electric layer. Resistance of material amounts to 3.4-23.3 Ohm/sq.m. 2.5M aqueous solution of sulfuric acid is used as electrolyte. EFFECT: invention makes it possible to manufacture capacitor with specific energy 30.0 J/cu.cm and current density 0.65 A/sq. cm. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии изготовления электролитических конденсаторов, в частности к конденсаторам двойного электрического слоя. The invention relates to a technology for the manufacture of electrolytic capacitors, in particular to capacitors of a double electric layer.

Известные конденсаторы двойного электрического слоя (КДС) используются в условиях миниатюризации в качестве резервных источников питания для обеспечения работы микрокомпьютеров, ЗУ, ИС, микропроцессоров, а также для буферизации. КДС характеризуется удельной емкостью 0,3-10 Ф/см³ и малыми токами от 1 мкА до 1 мА.Known capacitors of the double electric layer (CDS) are used in miniaturization as backup power sources to ensure the operation of microcomputers, memory, ICs, microprocessors, as well as for buffering. CDS is characterized by a specific capacity of 0.3-10 F / cm ³ and low currents from 1 μA to 1 mA.

КДС содержит поляризованные электроды с сепаратором, пропитанным раствором электролита между ними, и выводящие электроды, присоединенные к поверхности поляризованных электродов. Поляризованные электроды в основном делают из углеродных тканых или нетканых материалов, активированного угля и графита. В качестве электролита используют различные кислоты или соли. The CDS contains polarized electrodes with a separator impregnated with an electrolyte solution between them, and output electrodes attached to the surface of the polarized electrodes. Polarized electrodes are mainly made from carbon woven or nonwoven materials, activated carbon, and graphite. As the electrolyte, various acids or salts are used.

Предлагаемый силовой электролитический конденсатор двойного слоя включает для поляризованных электродов, изготовленных из активированного тканого углерода волокнистого материала, полученного путем пиролиза волокнистого материала на основе гидратцеллюлозных волокон, с последующей равномерной активацией. The proposed double layer power electrolytic capacitor includes for polarized electrodes made of activated carbon woven fibrous material obtained by pyrolysis of fibrous material based on hydrated cellulose fibers, followed by uniform activation.

Поляризованные электроды диаметром 5 см располагаются на проводящих пластинах, к которым подведены токоотводы. Между электродами помещается сепаратор на бумажной основе, пропитанный электродом, в качестве которого используется раствор серной кислоты. Polarized electrodes with a diameter of 5 cm are located on conductive plates, to which down conductors are connected. A paper-based separator is placed between the electrodes, impregnated with an electrode, which is a solution of sulfuric acid.

Изобретение относится к технологии изготовления электролитических конденсаторов, в частности к электрохимическим конденсаторам двойного электрического слоя, и может быть использовано в энергетических установках в качестве накопителя электрической энергии совместно с химическими источниками тока в режиме больших токовых нагрузок. The invention relates to a technology for the manufacture of electrolytic capacitors, in particular to electrochemical capacitors of a double electric layer, and can be used in power plants as a storage of electrical energy together with chemical current sources in the mode of high current loads.

Изобретение позволяет повысить удельную энергию и плотность тока за счет того, что электроды выполнены из тканого активированного углеродного волокнистого материала, полученного путем пиролиза волокнистого материала на основе гидратцеллюлозных волокон, с электросопротив- лением 3,4-25,3 Ом/м², с последующей равномерной активацией и электролитом 2,5 М водным раствором H₂SO₄. В качестве материала иононепроницаемых проводящих электродов использован графит, обработанный углеродсодержащим веществом.The invention improves the specific energy and current density due to the fact that the electrodes are made of woven activated carbon fibrous material obtained by pyrolysis of a fibrous material based on cellulose hydrate fibers, with an electrical resistance of 3.4-25.3 Ohm / m ² , followed by uniform activation and electrolyte with a 2.5 M aqueous solution of H ₂ SO ₄ . Graphite treated with a carbon-containing substance was used as a material of ion-impermeable conductive electrodes.

Коэффициент вариации равномерности активации определялся по адсорбционной активности метиленового голубого и составлял 5-10% что не сказывается на параметрах конденсатора. The coefficient of variation of activation uniformity was determined by the adsorption activity of methylene blue and amounted to 5-10%, which does not affect the parameters of the capacitor.

В таблице приведена зависимость плотности тока от концентрации серной кислоты. The table shows the dependence of current density on the concentration of sulfuric acid.

Использование в качестве материала для поляризованных электродов активированного углеродного материала определило большую активную поверхность, а применение 2,5 М раствора H₂SO₄ определило наилучшее значение емкости и стабильности двойного электрического слоя на границе раздела углеродного материала и раствора H₂SO₄, что позволило создать предлагаемый конденсатор с удельной энергией 3, Дж/см³ и плотностью тока 0,65 А/см².The use of activated carbon material as the material for polarized electrodes determined a large active surface, and the use of a 2.5 M H ₂ SO ₄ solution determined the best value of the capacitance and stability of the double electric layer at the interface between the carbon material and the H ₂ SO ₄ solution, which allowed us to create the proposed capacitor with a specific energy of 3, J / cm ³ and a current density of 0.65 A / cm ² .

Claims

1. КОНДЕНСАТОР С ДВОЙНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ, содержащий два поляризованных электрода из тканного активированного углеродного волокнистого материала с размещенными между ними сепаратором с электролитом и иононепроницаемыми проводящими электродами, отличающийся тем, что тканый активированный углеродный волокнистый материал выполнен на основе гидратцеллюлозных волокон и равномерно активирован, при этом электрическое сопротивление материала составляет 3,4 - 25,3 Ом/м², а в качестве электролита использован 2,5 М водный раствор серной кислоты.1. CONDENSER WITH DOUBLE ELECTRIC LAYER, containing two polarized electrodes of woven activated carbon fiber material with a separator with electrolyte and ion-impermeable conductive electrodes placed between them, characterized in that the woven activated carbon fiber material is made on the basis of hydrated cellulose fibers and is uniformly activated, electrical resistance material is 3.4 - 25.3 ohm / m ^2, and used as an electrolyte of 2.5 m aqueous solution of sulfuric sour you.

2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала иононепроницаемых проводящих электродов использован графит, обработанный углеродсодержащим веществом. 2. The capacitor according to claim 1, characterized in that graphite treated with a carbon-containing substance is used as the material of the ion-impermeable conductive electrodes.