RU2419907C1 - Многоэлементный электрохимический конденсатор и способ его изготовления - Google Patents
Многоэлементный электрохимический конденсатор и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419907C1 RU2419907C1 RU2010116079/07A RU2010116079A RU2419907C1 RU 2419907 C1 RU2419907 C1 RU 2419907C1 RU 2010116079/07 A RU2010116079/07 A RU 2010116079/07A RU 2010116079 A RU2010116079 A RU 2010116079A RU 2419907 C1 RU2419907 C1 RU 2419907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- carbon
- electrolyte
- electrodes
- hydroxide
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 42
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 19
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- -1 ultrasound Substances 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 15
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 10
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 9
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 claims description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 6
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 6
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L lead sulfate Chemical compound [PbH4+2].[O-]S([O-])(=O)=O PIJPYDMVFNTHIP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 6
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 claims description 6
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 claims description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 claims description 4
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PLLZRTNVEXYBNA-UHFFFAOYSA-L cadmium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cd+2] PLLZRTNVEXYBNA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 claims description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L manganese dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mn+2] IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000474 mercury oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N mercury(ii) oxide Chemical compound [Hg]=O UKWHYYKOEPRTIC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 2
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000006340 pentafluoro ethyl group Chemical group FC(F)(F)C(F)(F)* 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- JFZKOODUSFUFIZ-UHFFFAOYSA-N trifluoro phosphate Chemical compound FOP(=O)(OF)OF JFZKOODUSFUFIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002611 lead compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 239000004693 Polybenzimidazole Substances 0.000 claims 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims 1
- 229920002480 polybenzimidazole Polymers 0.000 claims 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M triflate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 7
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 4
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000012772 electrical insulation material Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- BVLMNAGIBUYCDM-AHRSYUTCSA-N 2-[(2s,4r)-1-[(4r)-1,1,1-trifluoro-7-methyloctan-4-yl]-2-[4-(trifluoromethyl)phenyl]piperidin-4-yl]acetic acid Chemical compound CC(C)CC[C@H](CCC(F)(F)F)N1CC[C@@H](CC(O)=O)C[C@H]1C1=CC=C(C(F)(F)F)C=C1 BVLMNAGIBUYCDM-AHRSYUTCSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N ammonium formate Chemical class [NH4+].[O-]C=O VZTDIZULWFCMLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000011530 conductive current collector Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001177 diphosphate Substances 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical class [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000010416 ion conductor Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 150000003892 tartrate salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000005207 tetraalkylammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/048—Electrodes or formation of dielectric layers thereon 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
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- 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
- H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
-
- 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
- H01G11/42—Powders or particles, e.g. composition thereof
-
- 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
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/0029—Processes of manufacture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/902—Specified use of nanostructure
- Y10S977/932—Specified use of nanostructure for electronic or optoelectronic application
- Y10S977/948—Energy storage/generating using nanostructure, e.g. fuel cell, battery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству электрохимических конденсаторов (ЭХК) с комбинированным механизмом накопления заряда. Техническим результатом изобретения является повышение удельных характеристик стабильности и ресурса ЭХК. Согласно изобретению многоэлементный ЭХК состоит из свернутых в рулон и пропитанных электролитом, по меньшей мере, одного слоя электроизоляционной пленки с последовательно уложенными на нее чередующимися разнополярными электродными полотнами, разделенными пористой ионопроводящей перегородкой. Каждое электродное полотно представляет собой подложку, выполненную из нетканого полимерного материала с высокой пористостью, с закрепленным на одной или обеих ее сторонах или в ее объеме, по меньшей мере, одним электродом, причем электроды разнополярных электродных полотен состоят из наноструктурированных углеродных материалов различных типов, один из которых имеет максимально высокую удельную поверхность и относительно низкую электрическую проводимость, а второй - относительно высокую удельную поверхность и относительно высокую электрическую проводимость. Электроды в своем составе дополнительно содержат наноразмерные частицы металла, или его соединений, или редокс-полимеров. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к производству электрохимических конденсаторов с комбинированным механизмом накопления заряда и иных аналогичных перезаряжаемых накопителей энергии.
Наиболее близким аналогом заявленных технических решений является заявка WO 2009103661, опубл. 27.08.2009, заявитель: BATSCAP [FR] и др., в которой раскрыта конструкция многоэлементного конденсатора и способ ее получения, состоящая, по крайней мере, из двух смежно расположенных комплексных электродов, разделенных дистанцией d, и, по крайней мере, одного комплексного электрода, общего по отношению к этим двум электродам, отделенного от них пористой перегородкой, причем комплексные электроды свернуты вместе в спираль так, чтобы сформировать бобину.
Недостатком известного технического решения является использование в конструкции многоэлементного конденсатора отдельных частей в виде отделенных друг от друга интервалом электродов, что представляет сложность при изготовлении многоэлементной сборки, особенно в условиях непрерывной рулонной технологии сборки. Другим недостатком является использование многослойной композитной структуры в виде электрода нанесенного на поверхность металлического коллектора. При такой конструкции неизбежны проблемы, связанные с обеспечением надежного, обладающего низким электрическим сопротивлением контакта электрода с коллектором тока. Кроме этого, ввиду несплошности материала электрода, возможно нежелательное взаимодействие электролита с материалом коллектора тока, что может приводить к ограничению рабочего напряжения конденсатора потенциалом электрохимического разложения коллектора тока. Также существенным недостатком конструкции, ограничивающей напряжение и, как следствие, значение удельной энергии конденсатора, является отсутствие изолятора между смежными электродами конденсатора. Вследствие этого при последовательном соединении секций конденсатора разности потенциалов электродов могут достигать значений удвоенного рабочего напряжения элементов конденсатора. Это может приводить к возникновению электрохимических электродных реакций, ограничивающих ресурс конденсатора.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание секционированного многоэлементного электрохимического конденсатора рулонного типа, лишенного недостатков наиболее близкого аналога, реализующего приемлемые для практики удельные характеристики, обеспечивающие техническую и экономическую целесообразность его использования.
Техническим результатом изобретения является повышение удельных характеристик электрохимического накопителя энергии, обеспечение стабильности удельных характеристик и увеличение ресурса.
Технический результат обеспечивается за счет того, что многоэлементный электрохимический конденсатор состоит из свернутых в рулон и пропитанных электролитом, по меньшей мере, одного слоя электроизоляционной пленки с последовательно уложенными на нее чередующимися разнополярными электродными полотнами, разделенными пористой ионопроводящей перегородкой, при этом каждое электродное полотно представляет собой подложку, выполненную из нетканого полимерного материала с высокой пористостью, с закрепленным на одной или обеих ее сторонах или в ее объеме, по меньшей мере, одним электродом, причем электроды разнополярных электродных полотен состоят из наноструктурированных углеродных материалов различных типов, один из которых имеет максимально высокую удельную поверхность и относительно низкую электрическую проводимость, а второй - относительно высокую удельную поверхность и относительно высокую электрическую проводимость, при этом электроды в своем составе дополнительно содержат наноразмерные частицы металла, или его соединений, или редокс-полимеров.
При этом подложка выполнена из неэлектронопроводящего, неионопроводящего, химически и электрохимически неактивного в электролите материала. Электроды выполнены в виде композиций из наноуглеродных материалов, таких как активированный уголь, активированная сажа, импрегнированный металлами углерод, наноуглеродный материал на основе карбидов металлов, таких как бор, титан, кремний в смеси с малослойными углеродными нанотрубками, в смеси с природным чешуйчатым графитом, или с терморасширенным графитом, или с ацетиленовой сажей. Наноструктурированнный углеродный материал представляет собой малослойные углеродные нанотрубки. Электродное полотно, соприкасающееся с электроизоляционной пленкой, уложено электрохимически активным слоем вверх по отношению к электроизоляционной пленке, а последующее электродное полотно уложено со сдвигом на половину ширины его электрохимически активного слоя, при этом электрохимически активные слои электродных полотен обращены друг к другу и разделены между собой пористой ионопроводящей перегородкой. Электроды закреплены на подложке последовательно.
Кроме того, технический результат достигается также за счет того, что способ получения многоэлементного электрохимического конденсатора включает приготовление электродных смесей, состоящих из наноструктурированных углеродных материалов различных типов, один из которых имеет максимально высокую удельную поверхность и относительно низкую электрическую проводимость, а второй - относительно высокую удельную поверхность и относительно высокую электрическую проводимость, с добавлением наноразмерных частиц металла, или его соединений, или редокс-полимеров, изготовление разнополярных электродных полотен путем закрепления электродной смеси на подложке, выполненной из нетканого полимерного материала с высокой пористостью, каждого электродного полотна, на одной или обеих ее сторонах или в ее объеме, последовательную укладку на, по меньшей мере, один слой электроизоляционной пленки разнополярных электродных полотен, разделенных пористой ионопроводящей перегородкой, сворачивание в рулон уложенных слоев и пропитывание рулона электролитом.
При этом в качестве одного наноструктурированнного углеродного материала применяют малослойные углеродные нанотрубки, изготовленные путем пиролиза смеси газообразного углеводорода и водорода и имеющие размер 5-50 нм, удельную поверхность 500-1000 м2/г, удельную электропроводность 10-100 Ом/см, в качестве другого наноструктурированного углеродного материала используют активированные угли, нанопористые углеродные материалы, полученные из карбидных материалов. При пиролизе смеси газообразного углеводорода и водорода температуру поддерживают в диапазоне 650÷900°С, давление 0,1÷1,0 МПа, в качестве катализатора применяют соединения на основе кобальта и молибдена, в качестве газообразного углеводорода применяют природный газ, или пропан, или бутан, или этилен. Малослойные углеродные нанотрубки изготавливают путем пиролиза смеси ароматического углеводорода и спирта. При пиролизе смеси ароматического углеводорода и спирта температура поддерживается в диапазоне 650÷900°С, давление 0,1÷1,0 МПа, в качестве катализатора применяют соединения на основе железа, никеля, оксида магния, в качестве ароматического углеводорода применяют бензол, толуол, в качестве спирта - этанол. После изготовления малослойных углеродных нанотрубок их подвергают обработке окислительными агентами, ультразвуком, водой в условиях сверхкритического состояния для увеличения удельной поверхности. Активированные угли изготавливают путем жидкостного формования синтетического мономера с последующей карбонизацией, высокотемпературной парогазовой активацией при температуре 600÷1100°С. Нанопористые углеродные материалы получают из карбидов бора, титана, кремния с последующей высокотемпературной термохимической обработкой хлором при температуре 600÷1200°С. При приготовлении электродной смеси малослойные углеродные нанотрубки и активированный уголь смешивают в соотношениях от 1:3 до 3:1 в шаровых мельницах с крупностью помола на уровне 10÷100 нм, просеивают на ситах с характерным размером 100 нм, обрабатывают ультразвуком для придания электродной смеси максимальной однородности. Для получения положительного электрода используют наноразмерные частицы металлов, таких как марганец, ртуть, серебро, никель, соединений металлов, таких как двуокись марганца, гидроокись марганца, оксид ртути, оксид серебра, оксид свинца, сульфат свинца, гидроокись никеля, литий-кобальт-оксид, а для отрицательного электрода используют наноразмерные частицы таких металлов, как цинк, свинец, кадмий, железо, литий, соединений металлов, таких как гидроокись цинка, хлорид цинка, сульфат свинца, гидрооксись кадмия, гидроокись железа. Для получения электродного полотна электродную смесь наносят на пористое полимерное полотно в виде электродной суспензии, состоящей из электродной смеси, диспергированной ультразвуком в органическом растворителе. В качестве органического растворителя для приготовления электродной суспензии используют изопропанол или этанол. Электродную смесь наносят на пористое полимерное полотно в виде порошка за счет электростатических сил. Электродное полотно после нанесения электродной смеси укладывают на контактный электрод, выполненный в виде графитовой фольги, после чего осуществляют подогрев до температуры 120÷150°С и прессование при давлениях 0,5÷1,0 МПа. В качестве пористой перегородки в количестве от одного до четырех слоев используют трековую мембрану, изготавливают из полимерной пленки с толщиной 3÷5 мкм, пористостью 20÷40%, размером пор 0,05÷0,1 мкм, либо полотно из нетканого полимерного материала - полипропилен толщиной 10 мкм с плотностью 15÷40 мг/см2, либо ионопроводящую полимерную мембрану, изготовленную из полибензимидазолия толщиной 10÷15 мкм, пропитанную электролитом и вмещающую 3-10 массовых частей электролита. При изготовлении электродного рулона куски электродного полотна, расположенные в противоположных концах электроизоляционной пленки, приводят в контакт с контактным электродом, соединяют один конец контактного электрода с центральным электродом, сматывают вокруг центрального электрода двухслойное электродное полотно так, чтобы второй контактирующий со вторым электродным полотном отрезок электродного полотна образовал внешнюю поверхность рулона, соединяют внешнюю поверхность рулона с периферийным электродом. Центральный и периферийный электроды изготавливают из металлической трубы, например, из алюминия и его сплавов, а с двух торцов электродного рулона между центральным и периферийным коллекторами вставляют крышки из электроизоляционного материала, например из пластмассы, при этом крышки из электроизоляционного материала вставляют после пропитки рулона электролитом. В качестве электролита для пропитки рулона используют органический электролит, состоящий из раствора органической соли, включающий катионы на основе аммония или имидозолия, анионы, включающие тетрафторборат, гексафторфосфат, или трифлатимид, или бистрифлатимид, или трис(пентафторэтил)трифторфосфат, в ацетонитриле, или пропиленкарбонате, или формамиде, или смешанный электролит, состоящий из раствора хлористого цинка в ацетонитриле, или неорганический электролит в виде водного раствора калиевой щелочи. Пропитку рулона электролитом ведут под вакуумом в вакуумной камере при остаточном давлении 10 Па. В заявленном способе осуществляют сворачивание в рулон нескольких параллельно расположенных электродных полотен, которые укладывают в корпус, имеющий форму параллелепипеда или цилиндра.
На фиг.1 показано схематическое изображение многоэлементного электрохимического конденсатора; фиг.2 - схематическое изображение конструкции многоэлементного электрохимического конденсатора, показывающего схему укладки стопы из электроизоляционной пленки и электродных полотен с расположенной между ними пористой перегородкой; фиг.3 - схематичное изображение конструкции многоэлементного электрохимического конденсатора, показывающее места расположения электродов свернутого в рулон электродного полотна; фиг.4 - изображение электрода из композитного наноструктурированного углеродного материала, состоящего из активированного угля ФАС и углеродных нанотрубок; фиг.5 - пример циклической вольт-амперограммы 3-элементного конденсатора, изготовленного по заявленному способу, состоящего из двух электродных полотен, с закреплением на каждом из них двух электродов из композитного углеродного материала, разделенных пористой перегородкой, изготовленной из трековых мембран ПВДФ, пропитанных ионной жидкостью 1-бутил-3-метил-имидазолия тетрафторборат; фиг.6 - пример цикла заряд-разряд 60-элементного конденсатора с 1 М КОН электролитом (заряд током 0,4 А); фиг.7 - пример расчета энергии заряда-разряжения 15-элементного конденсатора с органическим электролитом EMIM BF4.
Многоэлементный электрохимический конденсатор (фиг.1-3) состоит из, по меньшей, одного слоя электроизоляционной пленки 40, разделенных пористой перегородкой 30 электродного полотна 10, представляющего собой подложку 11 с последовательно закрепленными на ней электродами 1, и электродного полотна 20, представляющего собой подложку 11 с последовательно закрепленными электродами 2. Слои электроизоляционных пленок, электродные полотна 10 и 20, пористая перегородка 30 свернуты в рулон и пропитаны электролитом, являющимся ионным проводником.
Электроды 1 и 2 выполнены в виде композиции из наноуглеродных материалов, таких как: активированный уголь, активированная сажа, импрегнированный металлами углерод, наноуглеродный материал на основе карбидов металлов (CDC), например Ti, В, Si в смеси с углеродными нанотрубками (УНТ), например малослойными углеродными нанотрубками, в смеси с природным чешуйчатым графитом, либо с терморасширенным графитом, либо с ацетиленовой сажей. Тип, соотношение и распределение компонентов композиции по площади электрода зависят от полярности рабочей части электрода, типа электролита, прикладываемого напряжения. Например, при использовании электролита этил-метил имидазолия тетрафторборат (EMIM BF4) предпочтительно использовать активированный уголь либо CDC на основе карбида бора, имеющий удельную сорбционную поверхность, определяемую методом БЭТ, в диапазоне 1500÷1800 см2/г, предпочтительно имеющий бимодальное распределение пор по размерам с размерами микропор, лежащими в диапазоне 0,6÷0,8 нм, с размерами субмикропор, лежащими в диапазоне 1,1÷1,5 нм, с удельным объемом пор 0,7÷0,9 см3/г при соотношении объемов от 1:2 до 2:1. Активированный уголь и CDC при указанных параметрах, не обладая высокой удельной электропроводностью, обеспечивают высокую поверхностную плотность заряда. С целью увеличения локальной электропроводности в указанную композицию добавляются УНТ, предпочтительно малостенные, имеющие диаметр в диапазоне 7÷12 нм, удельную сорбционную поверхность, определяемую методом БЭТ, в диапазоне 700÷900 см2/г. Предпочтительные соотношения вводимых компонентов наноуглеродных материалов и УНТ находятся в диапазоне от 1:3 до 3:1.
С целью увеличения интегральной объемной электропроводности композиции и обеспечения низкого сопротивления электрода в указанную композицию добавляется от 10 до 20% масс. высокоэлектропроводный углеродный материал - природный чешуйчатый графит, либо терморасширенный графит, либо ацетиленовая сажа.
В качестве пористой перегородки 30 может быть использована, например, трековая мембрана из полимерной пленки, например ПВДФ, с толщиной 3÷5 мкм, пористостью 20÷40%, размером пор 0,05÷0,1 мкм, либо полотно из нетканого полимерного материала (полипропилен) толщиной 10 мкм с плотностью 15÷40 мг/см2, либо ионопроводящая полимерная мембрана, например, изготовленная из полимера ПБИ (полибензимидазолий), толщиной 10÷15 мкм, пропитанная электролитом и вмещающая 3-10 массовых частей электролита.
Подложки 11 электродных полотен 10 и 20 в заявляемом электрохимическом конденсаторе выполнены из химически и электрохимически неактивного в рабочем электролите материала, например из полипропилена ПП, получаемого, например, путем экструзии, либо ПВДФ, получаемого, например, путем экструзии либо методом электроспиллинга, политетрафторэтилена ПТФЭ, получаемого, например, путем экструзии, либо углеродной ткани. Толщина подложки и удельная пористость выбираются из соображений технологичности сборки и требуемых удельных параметров, например толщина 10÷100 мкм с плотностью в диапазоне 15÷40 мг/см2.
При последовательном соединении пар электродов куски электродных полотен 10 и 20 укладываются со сдвигом на 1/2 ширины электрода электрохимически активным слоем друг к другу, образуя тем самым чередующуюся пару разнополярных электродов. Состав противолежащих частей электродов одного и другого полотна выбирается из соображения предполагаемой полярности заряда, формируемого на внутренней поверхности электрохимически активного материала соответствующей части электрода, либо выбирается одинаковым в зависимости от типа используемых материалов и требуемых параметров многоэлементного электрохимического конденсатора. При этом половины крайних электродов электродного полотна служат токовыми коллекторами, общими для последовательно соединенных элементарных конденсаторов, образованных чередующимися электродами. Для обеспечения надежного электрического контакта с внешними коммутирующими линиями, а также для обеспечения возможности герметизации внутренней полости многоэлементного конденсатора крайние электроды приводятся в контакт с контактными электродами 12, выполненными из электропроводящего углеродного материала, например - в виде графитовой фольги.
Поверхностный электрохимически активный материал положительно заряжаемой рабочей части электродов 1 и 2 в заявляемом электрохимическом конденсаторе получен путем химического и/или электрохимического введения наноразмерных частиц металлов, например марганца или никеля, соединений металлов, например двуокиси марганца, гидрооокиси никеля, или редокс-полимеров в состав композитной электродной смеси, состоящей, например, из малослойных углеродных нанотрубок и активированной сажи.
Поверхностный электрохимически активный материал отрицательно заряжаемой рабочей части электродов 1 и 2 в заявляемом электрохимическом конденсаторе получен путем химического и/или электрохимического введения наноразмерных частиц металлов, например цинка или железа, соединений металлов, например гидроокиси цинка, гидрооокиси железа, или редокс-полимеров в состав композитной электродной смеси, состоящей, например, из малослойных углеродных нанотрубок и активированной сажи.
Указанная химическая и/или электрохимическая обработка электрохимически активного материала в конкретных вариантах реализации заявляемого электрохимического конденсатора может проводиться в водных растворах серной или фосфорной кислоты концентрации от 1 до 30 мас.%, в водных и неводных растворах калиевых, натриевых или аммониевых солей органических и неорганических кислот, например сульфатах, хлоридах, фторидах, фосфатах, дифосфатах, ацетатах, тартратах, формиатах щелочных металлов, или аммония, или комплексных соединений, а также в водных или водно-органических растворах щелочей концентрации от 1 до 70 мас.%.
Добавки металлов, или их соединений, или редокс-полимеров, изменяя структуру и состав поверхностного слоя положительно заряжаемой и отрицательно заряжаемой рабочих частей электродов 1 и 2, могут привести к улучшению эксплуатационных характеристик электродов и конденсатора в целом: увеличению энергоемкости за счет обратимых окислительно-восстановительных реакций, рабочего напряжения, повышению механических свойств покрытия.
Электроды 1 и 2 получены путем химического и/или электрохимического нанесения на полимерный каркас электродного полотна дисперсии указанной электродной смеси, приготовленной в среде органического электролита (ионной жидкости), при соотношении масс электродного материала с электролитом от 1:1 до 1:2 путем ультразвукового диспергирования с добавлением или без добавления растворителей, с последующей вакуумной обработкой приготовленной таким способом дисперсии.
Органический электролит вводится путем нанесения аэрозольной дисперсии органического электролита без растворителя или с растворителем на электродное полотно перед намоткой, либо путем пропитки композитного электродного материала и пористой перегородки в процессе намотки, либо путем предварительной пропитки композитного электродного материала в условиях сверхкритического CO2, либо путем помещения в ванну с электролитом свернутого в рулон многоэлементного конденсатора, либо пропиткой композитного углеродного материала и пористой перегородки свернутых в рулон многоэлементного конденсатора в условиях сверхкритического СО2.
Толщина подложки 11 в конкретных вариантах реализации заявляемого электрохимического конденсатора может выбираться в пределах от 5 до 150 мкм, предпочтительно от 10 до 50 мкм, а толщина электрохимически активных слоев электродов 1 и 2 - в пределах от 100 до 500 мкм, предпочтительно от 300 до 400 мкм.
Выполненные указанным образом электродные полотна 10 и 20, разделенные пористой перегородкой 30, укладываются на электроизоляционную пленку 40, подвергаются термопрессованию (ламинированию) так, чтобы обеспечить герметизацию участков электродного полотна, разделяющих электроды, после чего электродные полотна, включающие пористую перегородку и электроизоляционную пленку, сворачиваются в рулон 50, состоящий из одного слоя электроизоляционной пленки с последовательно уложенными на нее навстречу друг другу кусками электродного полотна, уложенными относительно друг друга со сдвигом на половину ширины электродов 1 и 2 с размещенной между ними пористой перегородкой.
При изготовлении электродного рулона крайние электроды электродного полотна, выступающие за пределы крайнего противолежащего электрода, расположенные в противоположных концах электроизоляционной пленки, соединяют с электропроводящими коллекторами тока, соединяют один из крайних электродов с центральным коллектором тока 13, сматывают вокруг центрального коллектора тока двухслойное электродное полотно так, чтобы образовался периферийный коллектор тока 12 на внешней поверхности рулона, который соединяют со втором электродом. Центральный и периферийный коллекторы тока изготавливают из металлической трубы, например, из алюминия и его сплавов, а с двух торцов электродного рулона между центральным и периферийным коллекторами тока вставляют крышки 60 из электроизоляционного материала, например из пластмассы. Обычно крышки из электроизоляционного материала вставляют после пропитки электродного рулона электролитом. Место контакта крышки и торцевых краев свернутого электродного рулона герметизируют тем или иным способом, например с помощью композиции на основе эпоксидной смолы.
В качестве электролита для пропитки электродного рулона используют органический электролит, состоящей из раствора органической соли, например, на основе тетраалкиламмония или диалкил-имидозолия тетрафторбората, в органическом растворителе, например ацетонитриле, или смешанный электролит, состоящий из раствора неорганической соли, например хлористого цинка, в органическом растворителе, например в ацетонитриле, или неорганический электролит, например водный раствор калиевой щелочи. Пропитку электродного рулона электролитом ведут под вакуумом в вакуумной камере, например, при остаточном давлении 10 Па.
Электрохимический конденсатор может состоять из свернутого в рулон и пропитанного электролитом одного или нескольких параллельно расположенных электродных полотен. Возможна укладка одного или нескольких параллельно расположенных электродных полотен, пропитанных электролитом, в корпус, имеющий форму параллелепипеда.
Собранный таким образом электрохимический конденсатор готов к немедленной эксплуатации. Для повышения энергетических характеристик электрохимического конденсатора его эксплуатация осуществляется при повышенных температурах 30÷65°С, предпочтительно при температуре 60°С. Зарядка электрохимического конденсатора осуществляется в режиме гальваностата токами относительно высокой величины. Коммутация отдельных электрохимических конденсаторов в батарею осуществляется по параллельно-последовательной схеме, обеспечивающей оптимальные параметры энергоемкости и мощности при использовании накопленного электрохимическим конденсатором электрического заряда.
При этом, в отличие от прототипа, электрохимический конденсатор реализует улучшенные удельные характеристики (удельную энергоемкость, плотность энергии, плотность тока, удельную мощность, удельный заряд, напряжение) по сравнению с обычными электрохимическими конденсаторами с угольными электродами, работающими по двойнослойному механизму накопления заряда, или химическими источниками тока, работающими на обратимых окислительно-восстановительных химических реакциях, при близкой стоимости материалов. Тем самым решается поставленная задача по созданию электрохимического конденсатора, реализующего приемлемые для практики удельные характеристики, обеспечивающие техническую и экономическую целесообразность его использования.
Полученный заявленным способом многослойный электрохимический конденсатор эксплуатируют при температурах 30÷60°С, зарядку электрохимического конденсатора ведут в режиме гальваностата, при разрядке электрохимического конденсатора осуществляют управление его параметрами (разрядным током и напряжением).
Примеры, подтверждающие возможность реализации заявляемой конструкции многоэлементного электрохимического конденсатора
Пример 1
Сборка 3-элементного конденсатора. Электроды размером 80×45 мм2 выполнены из смеси активированного угля ФАС и УНТ, полученных методом пиролиза бензола на катализаторе, содержащем феррацен, с добавлением силикагеля АСКГ, в соотношении 1:1:1, общей массой 0,14 г; после размола в шаровой мельнице в течение 20 мин и предварительной обработки раствора углеродного материала в этаноле в течение 10 мин ультразвуковым источником мощностью 10 Вт, нанесены на графитовую фольгу ГФ-Д путем аэрозольного диспергирования. Расстояние между смежно расположенными электродами 5 мм. Электроды разделены пористой перегородкой, изготовленной из 4 слоев трековой мембраны с пористостью 11,7%, толщиной 23 мкм. Электроды и мембрана пропитаны ионной жидкостью EMIM BF4 («Merck»). Циклическая вольт-амперограмма при скорости заряда-разряда 50 мВ/с показана на фиг.5. При расчете удельных параметров на основе данных CVA получены следующие характеристики: при напряжении заряда dU=9 В, С=0,4 Ф; Езаряд=47,7 Вт·ч/кг, Еразряда=32,2 Вт·ч/кг по массе активного электродного материала, КПД=67,6%.
Пример 2
Сборка 60-элементного конденсатора. Электроды размером 200×85 мм2 выполнены из активированного угля (на основе коксового), УНТ, полученных методом пиролиза толуола на катализаторе, содержащем феррацен, с добавлением углеродной сажи, в соотношении 2:2:1, после размола в шаровой мельнице в течение 20 мин и предварительной обработки раствора углеродного материала в этаноле в течение 10 мин ультразвуковым источником мощностью 10 Вт, нанесенной на графитовую фольгу ГФ-Д путем аэрозольного диспергирования, толщина слоя 140 мкм, масса электродного материала 46,8 г. Расстояние между смежно расположенными электродами 5 мм. Электроды разделены пористой перегородкой, изготовленной из 4 слоев трековой мембраны с пористостью 11,7%, толщиной 23 мкм. Электроды и мембрана пропитаны электролитом 1 М раствором КОН. При расчете удельных параметров на основе данных зависимостей напряжения и тока от времени запас энергии составил 2,7 Вт·ч/кг по активной электродной массе.
Пример 3
Сборка 15-элементного конденсатора. Электроды размером 40×85 мм2 выполнены из активированной сажи ПФТ-О и УНТ, полученных методом пиролиза метана на катализаторе, содержащем кобальт и молибден, в соотношении 5:1 с добавлением 20% графита ГСМ-2, после размола в шаровой мельнице в течение 20 мин и предварительной обработки раствора углеродного материала в этаноле в течение 10 мин ультразвуковым источником мощностью 10 Вт, нанесенной на полотно нетканого полипропилена путем аэрозольного диспергирования, толщина слоя 90 мкм, масса электродного материала 1,1 г, уложенного на куски графитовой фольги ГФ-Д. Расстояние между смежно расположенными электродами 5 мм. Электроды разделены пористой перегородкой, изготовленной из 2 слоев трековой мембраны с пористостью 11,7%, толщиной 23 мкм. Электроды и мембрана пропитаны электролитом - ионной жидкостью EMIM BF4 («Merck»). При расчете удельных параметров на основе данных зависимостей напряжения и тока от времени запас энергии при разряде составил 41 Вт·ч/кг по активной электродной массе при зарядном напряжении на электродах 45 В и 107 Вт·ч/кг по активной электродной массе при зарядном напряжении на электродах 60 В. При этом значения удельной мощности при разряде составили 13,5 кВт/кг по активной электродной массе при зарядном напряжении на электродах 45 В и 14,3 кВт/кг по активной электродной массе при зарядном напряжении на электродах 65 В.
Claims (25)
1. Многоэлементный электрохимический конденсатор, состоящий из свернутых в рулон и пропитанных электролитом, по меньшей мере, одного слоя электроизоляционной пленки с последовательно уложенными на нее чередующимися разнополярными электродными полотнами, разделенными пористой ионопроводящей перегородкой, при этом каждое электродное полотно представляет собой подложку, выполненную из нетканого полимерного материала с высокой пористостью, с закрепленным на одной или обеих ее сторонах или в ее объеме, по меньшей мере, одним электродом, причем электроды разнополярных электродных полотен состоят из наноструктурированных углеродных материалов различных типов, один из которых имеет максимально высокую удельную поверхность и относительно низкую электрическую проводимость, а второй - относительно высокую удельную поверхность и относительно высокую электрическую проводимость, при этом электроды в своем составе дополнительно содержат наноразмерные частицы металла, или его соединений, или редокс-полимеров, при этом конденсатор дополнительно содержит контактные электроды, выполненные с возможностью их соединения с центральным и периферийным электродами.
2. Конденсатор по п.1, характеризующийся тем, что подложка выполнена из неэлектронопроводящего, неионопроводящего, химически и электрохимически неактивного в электролите материала.
3. Конденсатор по п.1, характеризующийся тем, что электроды выполнены в виде композиций из наноуглеродных материалов, таких как активированный уголь, активированная сажа, импрегнированный металлами углерод, наноуглеродный материал на основе карбидов элементов, таких как бор, титан, кремний в смеси с малослойными углеродными нанотрубками, в смеси с природным чешуйчатым графитом, или с терморасширенным графитом, или с ацетиленовой сажей.
4. Конденсатор по п.1, характеризующийся тем, что положительный электрод электродного полотна дополнительно содержит наноразмерные частицы металлов, таких как марганец, ртуть, серебро, никель, или соединений металлов, таких как двуокись марганца, гидроокись марганца, оксид ртути, оксид серебра, оксид свинца, сульфат свинца, гидроокись никеля, литий-кобальт-оксид, а отрицательный электрод электродного полотна дополнительно содержит наноразмерные частицы металлов, таких как цинк, свинец, кадмий, железо, литий, или соединений металлов, таких как гидроокись цинка, хлорид цинка, сульфат свинца, гидроокись кадмия, гидроокись железа.
5. Конденсатор по п.1, характеризующийся тем, что электродное полотно, соприкасающееся с электроизоляционной пленкой, уложено электрохимически активным слоем вверх по отношению к электроиоляционной пленке, а последующее электродное полотно уложено со сдвигом на половину ширины его электрохимически активного слоя, при этом электрохимически активные слои электродных полотен обращены друг к другу и разделены между собой пористой ионопроводящей перегородкой.
6. Конденсатор по п.1, характеризующийся тем, что электроды закреплены на подложке последовательно.
7. Способ получения многоэлементного электрохимического конденсатора, включающий приготовление электродных смесей, состоящих из наноструктурированных углеродных материалов различных типов, один из которых имеет максимально высокую удельную поверхность и относительно низкую электрическую проводимость, а второй - относительно высокую удельную поверхность и относительно высокую электрическую проводимость, с добавлением наноразмерных частиц металла, или его соединений, или редокс-полимеров, изготовление разнополярных электродных полотен путем закрепления электродной смеси на подложке, выполненной из нетканого полимерного материала с высокой пористостью, каждого электродного полотна, на одной или обеих ее сторонах или в ее объеме, последовательную укладку на, по меньшей мере, один слой электроизоляционной пленки разнополярных электродных полотен, разделенных пористой ионопроводящей перегородкой, сворачивание в рулон вокруг центрального электрода, соединение внешней поверхности рулона с периферийным электродом и пропитывание рулона электролитом.
8. Способ по п.7, характеризующийся тем, что используют в качестве одного наноструктурированного углеродного материала малослойные углеродные нанотрубки, а в качестве другого наноструктурированного углеродного материала используют активированный уголь, активированную сажу, импрегнированный металлами углерод, нанопористый углеродный материал на основе карбидов элементов, таких как бор, титан, кремний.
9. Способ по п.8, характеризующийся тем, что используют малослойные углеродные нанотрубки, изготовленные путем пиролиза смеси газообразного углеводорода и водорода и имеющие размер 5-50 нм, удельную поверхность 500÷1000 м2/г, удельную электропроводность 10÷100 См/см.
10. Способ по п.9, характеризующийся тем, что при пиролизе смеси газообразного углеводорода и водорода температуру поддерживают в диапазоне 650÷900°С, давление - 0,1÷1,0 МПа, а в качестве катализатора применяют соединения на основе кобальта и молибдена, в качестве газообразного углеводорода применяют природный газ, или пропан, или бутан, или этилен.
11. Способ по п.8, характеризующийся тем, что используют малослойные углеродные нанотрубки, изготовленные путем пиролиза смеси ароматического углеводорода и спирта.
12. Способ по п.11, характеризующийся тем, что при пиролизе смеси ароматического углеводорода и спирта температуру поддерживают в диапазоне 650÷900°С, давление - 0,1÷1,0 МПа, в качестве катализатора применяют соединения на основе железа, никеля, оксида магния, в качестве ароматического углеводорода применяют бензол, толуол, в качестве спирта - этанол.
13. Способ по любому из пп.9-12, характеризующийся тем, что дополнительно после изготовления малослойные углеродные нанотрубки подвергают обработке окислительными агентами, ультразвуком, водой в условиях сверхкритического состояния.
14. Способ по п.8, характеризующийся тем, что используют активированные угли, изготавленные путем жидкостного формования синтетического мономера с последующей карбонизацией, высокотемпературной парогазовой активацией при температуре 600÷1100°С.
15. Способ по п.8, характеризующийся тем, что используют нанопористые углеродные материалы, полученные из карбидов бора, титана, кремния, при этом дополнительно осуществляют их высокотемпературную термохимическую обработку хлором при температуре 600÷1200°С.
16. Способ по п.8, характеризующийся тем, что при приготовлении электродной смеси малослойные углеродные нанотрубки и активированный уголь смешивают в соотношениях от 1:3 до 3:1 в шаровых мельницах с крупностью помола на уровне 10-100 нм, просеивают на ситах с характерным размером 100 нм, обрабатывают ультразвуком для придания электродной смеси максимальной однородности.
17. Способ по п.7, характеризующийся тем, что для изготовления положительного электрода используют наноразмерные частицы металлов, таких как марганец, ртуть, серебро, никель, или соединений металлов, таких как двуокись марганца, гидроокись марганца, оксид ртути, оксид серебра, оксид свинца, сульфат свинца, гидроокись никеля, литий-кобальт-оксид, а для отрицательного электрода используют наноразмерные частицы металлов, таких как цинк, свинец, кадмий, железо, литий, или соединений металлов, таких как гидроокись цинка, хлорид цинка, сульфат свинца, гидрооксись кадмия, гидроокись железа.
18. Способ по п.7, характеризующийся тем, что для получения электродного полотна наносят на подложку суспензию, состоящую из электродной смеси, диспергированной ультразвуком в органическом растворителе.
19. Способ по п.18, характеризующийся тем, что в качестве органического растворителя используют изопропанол или этанол.
20. Способ по п.7, характеризующийся тем, что электродную смесь наносят на подложку в виде порошка и закрепляют на ней с помощью электростатических сил.
21. Способ по п.7, характеризующийся тем, что полученное электродное полотно после нанесения электродной смеси укладывают на контактный электрод, выполненный в виде графитовой фольги, после чего осуществляют подогрев до температуры 120÷150°С и прессование при давлении 0,5÷1,0 МПа.
22. Способ по п.7, характеризующийся тем, что в качестве пористой перегородки, в количестве от одного до четырех слоев, используют трековую мембрану, изготовленную из полимерной пленки толщиной 3-5 мкм, пористостью 20÷40%, размером пор 0,05÷0,1 мкм, либо полотно из нетканого полимерного материала - полипропилен толщиной 10 мкм, плотностью 15÷40 мг/см2, либо ионопроводящую полимерную мембрану, изготовленную из полибензимидазола толщиной 10÷15 мкм и пропитанную электролитом.
23. Способ по п.7, характеризующийся тем, что в качестве электролита для пропитки рулона используют органический электролит, включающий раствор органической соли, содержащей катионы на основе аммония или имидозолия, анионы, включающие тетрафторборат, гексафторфосфат, или трифлатимид, или бистрифлатимид, или трис(пентафторэтил)трифторфосфат в ацетитнитриле, или пропиленкарбонате, или формамиде, или смешанный электролит, включающий раствор хлористого цинка в ацетитнитриле, или неорганический электролит в виде водного раствора калиевой щелочи.
24. Способ по п.7 или 22, характеризующийся тем, что пропитку рулона электролитом ведут под вакуумом в вакуумной камере при остаточном давлении 10 Па.
25. Способ по п.7, характеризующийся тем, что осуществляют сворачивание в рулон нескольких параллельно расположенных электродных полотен, которые укладывают в корпус, имеющий форму цилиндра.
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010116079/07A RU2419907C1 (ru) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Многоэлементный электрохимический конденсатор и способ его изготовления |
| US13/642,204 US9355786B2 (en) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | Multi-element electrochemical capacitor and a method for manufacturing the same |
| CN201180020457.3A CN102918613B (zh) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | 多组件电化学电容器及其制造方法 |
| PCT/RU2011/000251 WO2011133069A1 (en) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | A multi-element electrochemical capacitor and a method for manufacturing the same |
| SG2011062064A SG190675A1 (en) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | A multi-element electrochemical capacitor and a method for manufacturing the same |
| KR1020117027035A KR20130029321A (ko) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | 다중-소자 전기화학 커패시터 및 이의 제조 방법 |
| JP2013506107A JP2013526034A (ja) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | 多素子電気化学キャパシタ及びその製造方法 |
| LTEPPCT/RU2011/000251T LT2561529T (lt) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | Daugiaelementis elektrocheminis kondensatorius ir jo gamybos būdas |
| EP11772312.2A EP2561529B1 (en) | 2010-04-23 | 2011-04-19 | A multi-element electrochemical capacitor and a method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010116079/07A RU2419907C1 (ru) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Многоэлементный электрохимический конденсатор и способ его изготовления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2419907C1 true RU2419907C1 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010116079/07A RU2419907C1 (ru) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Многоэлементный электрохимический конденсатор и способ его изготовления |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9355786B2 (ru) |
| EP (1) | EP2561529B1 (ru) |
| JP (1) | JP2013526034A (ru) |
| KR (1) | KR20130029321A (ru) |
| CN (1) | CN102918613B (ru) |
| LT (1) | LT2561529T (ru) |
| RU (1) | RU2419907C1 (ru) |
| SG (1) | SG190675A1 (ru) |
| WO (1) | WO2011133069A1 (ru) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013165268A1 (ru) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Platonov Vladimir Nikolaevich | Гальванический элемент и батарея на основе электрогенерирующего материала |
| WO2014007670A1 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-01-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Электрод конденсатора с двойным электрическим слоем |
| RU2518150C2 (ru) * | 2011-08-19 | 2014-06-10 | ЮГ Инвестмент Лтд. | Нанокомпозитный электрохимический конденсатор и способ его изготовления |
| WO2014088439A1 (ru) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Способ изготовления электродов конденсатора с двойным электрическим слоем |
| RU2608759C1 (ru) * | 2015-12-18 | 2017-01-24 | Владимир Леонидович Туманов | Электрохимическое устройство |
| RU2638935C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2017-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ активации углеродного материала из вискозных волокон для получения электродов суперконденсаторов |
| RU176472U1 (ru) * | 2017-06-09 | 2018-01-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Электрохимическая батарея |
| RU2686690C1 (ru) * | 2018-08-28 | 2019-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Накопители Энергии Супер Конденсаторы" (ООО "НЭСК") | Пленочный конденсатор |
| RU2831717C1 (ru) * | 2024-04-23 | 2024-12-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) | Способ получения нанокомпозитного материала состава углеродная матрица - кобальтат никеля |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5730321B2 (ja) * | 2010-10-19 | 2015-06-10 | Ｊｍエナジー株式会社 | リチウムイオンキャパシタ |
| US10454088B2 (en) * | 2012-12-27 | 2019-10-22 | 3M Innovative Properties Company | Electrochemical device and method of making the same |
| KR102066525B1 (ko) * | 2012-12-28 | 2020-01-15 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Ｔｉ０２ 나노튜브 및 이의 제조 방법 |
| KR101520394B1 (ko) * | 2013-12-19 | 2015-05-14 | 한국에너지기술연구원 | 스택형 플로우 에너지 저장 장치 및 그 용도 |
| US9711293B1 (en) * | 2015-01-07 | 2017-07-18 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Capacitor with ionic-solution-infused, porous, electrically non-conductive material |
| US10020125B1 (en) * | 2015-02-17 | 2018-07-10 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Super dielectric capacitor |
| US10535466B1 (en) * | 2014-11-05 | 2020-01-14 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Super dielectric capacitor having electrically and ionically conducting electrodes |
| CN104851606A (zh) * | 2015-04-02 | 2015-08-19 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种孔径分布分级的废弃pvc基复合电极材料及其制备方法 |
| CN105006376B (zh) * | 2015-07-13 | 2018-12-21 | 华北电力大学 | 一种碳纳米管与氧化镍复合材料的制备方法 |
| CN106517423B (zh) * | 2016-08-30 | 2023-06-16 | 浙江大维高新技术股份有限公司 | 一种电容去离子设备专用碳气凝胶电极及其制备方法 |
| US11127538B2 (en) * | 2017-02-20 | 2021-09-21 | The Research Foundation For The State University Of New York | Multi-cell multi-layer high voltage supercapacitor apparatus including graphene electrodes |
| US11830680B2 (en) * | 2020-04-03 | 2023-11-28 | Pacesetter, Inc. | Reduction of charging time in capacitors |
Family Cites Families (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6205016B1 (en) | 1997-06-04 | 2001-03-20 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Fibril composite electrode for electrochemical capacitors |
| JPH1186877A (ja) * | 1997-09-10 | 1999-03-30 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | 渦巻状電極体の巻回方法 |
| US6664006B1 (en) * | 1999-09-02 | 2003-12-16 | Lithium Power Technologies, Inc. | All-solid-state electrochemical device and method of manufacturing |
| US6622284B1 (en) * | 1999-12-17 | 2003-09-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and apparatus for detection of errors in one-hot words |
| US6682677B2 (en) * | 2000-11-03 | 2004-01-27 | Honeywell International Inc. | Spinning, processing, and applications of carbon nanotube filaments, ribbons, and yarns |
| CN1300812C (zh) * | 2001-10-31 | 2007-02-14 | 中国科学院上海冶金研究所 | 一种高容量电化学电容器的制造方法 |
| JP4221926B2 (ja) * | 2001-11-20 | 2009-02-12 | 日本電気株式会社 | 超分子構造を有するインドール系化合物を用いた二次電池並びにキャパシタ |
| JP2004253284A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Honda Motor Co Ltd | 蓄電素子の直列接続構造 |
| US7462418B2 (en) * | 2003-02-20 | 2008-12-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Accumulator cell assembly |
| EP2172463B1 (en) * | 2003-07-01 | 2015-06-17 | Otsuka Chemical Co., Ltd. | Quaternary ammonium salt, electrolytic solution and electrochemical device |
| FR2867600B1 (fr) * | 2004-03-09 | 2006-06-23 | Arkema | Procede de fabrication d'electrode, electrode ainsi obtenue et supercondensateur la comprenant |
| CN100547707C (zh) * | 2004-10-25 | 2009-10-07 | 中国科学院电工研究所 | 一种超级电容器及其制造方法 |
| CN1604453A (zh) * | 2004-11-15 | 2005-04-06 | 刘毅 | 静电感应电源 |
| KR100552431B1 (ko) * | 2005-03-31 | 2006-02-20 | 코칩 주식회사 | 고전압 전기이중층 커패시터 |
| US7623340B1 (en) * | 2006-08-07 | 2009-11-24 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano-scaled graphene plate nanocomposites for supercapacitor electrodes |
| US8277967B2 (en) * | 2007-01-26 | 2012-10-02 | Panasonic Corporation | Energy device, method for manufacturing the same, and apparatus including the same |
| JP5215584B2 (ja) * | 2007-04-06 | 2013-06-19 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | リチウムイオン二次電池用セパレータ、これを用いるリチウムイオン二次電池、及びリチウムイオン二次電池の製造方法 |
| CN101154507A (zh) * | 2007-10-25 | 2008-04-02 | 宁波富达电器有限公司 | 一种超级电容器及其制造方法 |
| FR2927728A1 (fr) | 2008-02-19 | 2009-08-21 | Batscap Sa | Ensemble de stockage d'energie electrique multipistes. |
| US8009409B2 (en) * | 2008-03-31 | 2011-08-30 | Integrated Resources Recovery, Inc. | Electrochemical capacitor |
| CN100552841C (zh) * | 2008-05-19 | 2009-10-21 | 清华大学 | 基于氧化钴及氧化钌的混合式超级电容器及其制造方法 |
| JP2010010364A (ja) * | 2008-06-26 | 2010-01-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電気二重層キャパシタ用分極性電極及びその製造方法 |
| EP2329552A2 (en) * | 2008-08-15 | 2011-06-08 | Massachusetts Institute of Technology | Layer-by-layer assemblies of carbon-based nanostructures and their applications in energy storage and generation devices |
| WO2010028162A2 (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-11 | The Regents Of The University Of California | Charge storage device architecture for increasing energy and power density |
-
2010
- 2010-04-23 RU RU2010116079/07A patent/RU2419907C1/ru active IP Right Revival
-
2011
- 2011-04-19 US US13/642,204 patent/US9355786B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-04-19 CN CN201180020457.3A patent/CN102918613B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2011-04-19 EP EP11772312.2A patent/EP2561529B1/en active Active
- 2011-04-19 KR KR1020117027035A patent/KR20130029321A/ko not_active Ceased
- 2011-04-19 LT LTEPPCT/RU2011/000251T patent/LT2561529T/lt unknown
- 2011-04-19 WO PCT/RU2011/000251 patent/WO2011133069A1/en active Application Filing
- 2011-04-19 SG SG2011062064A patent/SG190675A1/en unknown
- 2011-04-19 JP JP2013506107A patent/JP2013526034A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518150C2 (ru) * | 2011-08-19 | 2014-06-10 | ЮГ Инвестмент Лтд. | Нанокомпозитный электрохимический конденсатор и способ его изготовления |
| WO2013165268A1 (ru) * | 2012-05-03 | 2013-11-07 | Platonov Vladimir Nikolaevich | Гальванический элемент и батарея на основе электрогенерирующего материала |
| RU2596214C2 (ru) * | 2012-05-03 | 2016-09-10 | Владимир Николаевич Платонов | Гальванический элемент и батарея на основе электрогенерирующего материала |
| WO2014007670A1 (ru) * | 2012-07-04 | 2014-01-09 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Электрод конденсатора с двойным электрическим слоем |
| WO2014088439A1 (ru) * | 2012-12-03 | 2014-06-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Способ изготовления электродов конденсатора с двойным электрическим слоем |
| RU2608759C1 (ru) * | 2015-12-18 | 2017-01-24 | Владимир Леонидович Туманов | Электрохимическое устройство |
| RU2638935C1 (ru) * | 2016-12-21 | 2017-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Способ активации углеродного материала из вискозных волокон для получения электродов суперконденсаторов |
| RU176472U1 (ru) * | 2017-06-09 | 2018-01-22 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Товарищество Энергетических И Электромобильных Проектов" | Электрохимическая батарея |
| RU2686690C1 (ru) * | 2018-08-28 | 2019-04-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Накопители Энергии Супер Конденсаторы" (ООО "НЭСК") | Пленочный конденсатор |
| RU2831717C1 (ru) * | 2024-04-23 | 2024-12-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" (ФИЦ УУХ СО РАН) | Способ получения нанокомпозитного материала состава углеродная матрица - кобальтат никеля |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20130335885A1 (en) | 2013-12-19 |
| SG190675A1 (en) | 2013-07-31 |
| WO2011133069A1 (en) | 2011-10-27 |
| EP2561529A4 (en) | 2018-03-14 |
| JP2013526034A (ja) | 2013-06-20 |
| CN102918613A (zh) | 2013-02-06 |
| CN102918613B (zh) | 2017-04-19 |
| EP2561529B1 (en) | 2021-10-20 |
| US9355786B2 (en) | 2016-05-31 |
| LT2561529T (lt) | 2022-02-10 |
| KR20130029321A (ko) | 2013-03-22 |
| EP2561529A1 (en) | 2013-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419907C1 (ru) | Многоэлементный электрохимический конденсатор и способ его изготовления | |
| Li et al. | A high-performance flexible fibre-shaped electrochemical capacitor based on electrochemically reduced graphene oxide | |
| JP6014021B2 (ja) | リチウム含有電解質を有する電気化学キャパシタ | |
| US20120134072A1 (en) | Electrodes having multi layered structure and supercapacitor including the same | |
| KR101289521B1 (ko) | 전기 이중층 캐패시터의 제조 방법 | |
| KR101060828B1 (ko) | 하이브리드 슈퍼캐패시터 | |
| Wang et al. | Flexible single-walled carbon nanotube/polycellulose papers for lithium-ion batteries | |
| CN103258655B (zh) | 一种电场活化型超级电容器的制备方法 | |
| KR20090009809A (ko) | 전기 이중층 캐패시터용 전극 및 전기 이중층 캐패시터 | |
| JP2008252013A (ja) | リチウムイオンキャパシタ | |
| JP2013135223A (ja) | 電極活物質／導電材の複合体及びその製造方法並びにこれを含む電気化学キャパシタ | |
| JP2005129924A (ja) | 電気二重層コンデンサ用金属製集電体およびそれを用いた分極性電極並びに電気二重層コンデンサ | |
| JP2014064030A (ja) | 電気化学キャパシタ | |
| EP3616248B1 (en) | Battery comprising an electrode having carbon additives | |
| KR20130093805A (ko) | 전극, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 슈퍼 캐패시터 | |
| JP6782950B2 (ja) | キャパシタ及びキャパシタ用電極 | |
| JP2013098575A (ja) | 電極活物質組成物、その製造方法、及びこれを用いた電気化学キャパシタ | |
| CN108806999B (zh) | 电极材料、超级电容器、电子设备和制备电极材料的方法 | |
| US20130194724A1 (en) | Electrode, method for fabricating the same, and electrochemical capacitor including the same | |
| TW201322287A (zh) | 多元件電化學電容器及其製造方法 | |
| Raghav et al. | Graphene‐Based Electrodes for Flexible Supercapacitors | |
| Gkionis et al. | Carbon fiber electrodes enhanced with graphene oxide for supercapacitors | |
| Hassan et al. | Optimization of MnO 2/CNW composite electrodes for energy storage application | |
| Tabikh et al. | Advancement in Materials for Supercapacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180424 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190513 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20211115 Effective date: 20211115 |