Состав электрода накопителя энергии
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов накопителей энергии Целью изобретения является уменьшение сопротивления электрода. Поставленная цель достигается тем, что состав электрода накопителя энергии, содержащий смесь активного угля с полиамидным связующим, дополнительно содержит измельченное углеродное волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: активный уголь 73,0-97,9; полимерное связующее 0,11-2,0, углеродное волокно 2,0-25.0.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (si)s Н 01 G 9/00
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
/
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3048702/21 (22) 12.08.82 (46) 23.05.92. Бюл. N. 19 (71) Научно-производственное объединение
"Квант" (72) А.М.Иванов, И.Я.Богницкий, А.В.Фомин, А,Ф.Герасимов, С,В,Чижевский и А.Е,Вишневский (53) 621.319.4(088;8) (56) Заявка Японии
¹ 54-24100, кл, 59 Е 3, 1979, Заявка Японии N 50-44462, кл. 59 Е 32, 1975.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к составу смеси для электродов накопителей энергии.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является электрод, состоящий из смеси углерода с развитой удельной поверхностью, например активного угля и/или сажи с полимерным связующим, например, политетрафторэтиленом (ПТФЭ), поливиниловым спиртом (ПВС) и т.д.
Такие электроды при содержании связующего в пределах 3 — 15 мас.% обеспечивают сохранение высокой электрической емкости на единицу массы электрода при достаточно высокой механической прочности.
Недостатком данного электрода является то, что будучи неэлектропроводными частицы связки, концентрируясь на поверхности углеродных частиц, затрудняют кон(54) СОСТАВ ЭЛЕКТРОДА НАКОПИТЕЛЯ
ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления электродов накопителей энергии, Целью изобретения является уменьшение сопротивления электрода, Поставленная цель достигается тем, что состав электрода накопителя энергии, содержащий смесь активного угля с полиамидным связующим, дополнительно содержит измельченное углеродное волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: активный уголь
73,0 — 97,9; полимерное связующее 0,11 — 2,0; углеродное волокно 2,0 — 25.0. такты между ними и тем самым ухудшают электрическое сопротивление электрода.
Целью изобретения является уменьшение сопротивления электрода.
Поставленная цель достигается тем, что известный электрод, изготовленный из углерода с развитой удельной поверхностью, например активного угля, в количестве
73,0 — 97,9 мас.%, содержащий полимерное связующее, например, политетрафторэтилен или поливиниловый спирт, дополнительно содержит измельченное углеродное волокно в количестве 2 — 25 мас.% при количестве полимерного связующего s пределах
0,1 — 2 мас.%.
Предлагаемые электроды изготавливают следующим образом.
К навеске измельченного активного угля добавляют измельченное углеродное волокно и тщательно перемешивают. К смеси добавляют суспензию связующего, например, политетрафторэтилена. Полученную смесь
1735925
0,5 помещают в прессформу и прессуют под давлением. Изготовленный электрод сушат при комнатной температуре до постоянной массы. При этом наиболее целесообразным является введение волокна в количестве
2 — 25 мас. . При меньшем содержании углеродного волокна электрод теряет механическую прочность. С увеличением содержания волокна электрическое сопротивление электрода незначительно уменьшается и
его механическая прочность возрастает. Однако при содержании волокна выыше 25 мас. заметно снижается величина емкости электрода на единицу его массы (углерод+ волокно + связующее).
Для эффективногосмешения компонентов наиболее целесообразным является использование измельченных частиц углеродного волокна размерами 0,5 — 4 мм.
При уменьшении длины волокна ниже 0,5 мм заметно ухудшается механическая прочность электрода.
Введение в электрод измельченного углеродного волокна позволяет сущесвтенно снизить содержание неэлектропроводной связки и тем самым уменьшает сопротивление электрода.
Измельченное углеродное волокно получали путем резки жгута из углеродного волокна (марок ВМН-3 или ВМН-4 ТУ 48-2048-76) быстроходными роторными ножницами при регулируемой подаче жгута.
Разработаны также другие способы измельчения жгута.
Пример 1, 4,5 r измельченного древесного активного угля Sьэт = 600 м /г) сме2 шивают с 0,5 г измельченного углеродного волокна длиной частиц 2 мм. В смесь вводят
0,005 г политетрафторэтилена (ПТФЭ) в виде 0,1 мас, водной суспензии. Смесь прессуют под усилием 3 т в пресс-форме диаметром 200 мм и сушат. Полученный электрод имеет следующее соотношение компонентов, мас. :
Активный уголь 89.9
Полимерное связующее (ПТФЭ) 0,1
Измельченное углеродное волокно 10,0
Электрод, пропитанный 27 -ным раствором КОН, при изменении потенциала на
1 В накапливает заряд-величиной 93 Кл (18,2 Кл/г). Сопротивление электрода на переменном токе частотой 1 кГц равно
1,60 мОм.
Пример 2. 4,895 г измельченного древесного активного угля (Яьэт = 600 м /г) г смешивают с 0,1 г измельченного углеродного волокна длиной частиц 2 мм. В смесь вводят 0,005 г ПТФЭ в виде 0,1 мас, вод5
55 ной суспензии. Смесь прессуют под усилием 3 т в пресс-форме диаметром 200 мм и сушат. Полученный электрод имеет следующее соотношение компонентов, мас. :
Активный уголь 97,9
Полимерное связующее 0,1
Углеродное волокно 2,0
Электрод, пропитанный 27,— ным раствором КОН, при изменении потенциала на
1 В накапливает заряд величиной 95 Кл (19,0
Кл/г). Сопротивление электрода на переменном токе частотой 1 кГц равно 2,42 мОм, Пример 3. Аналогично изготовлен электрод следующего состава, мас. ;
Активный уголь 73,0
Полимерное связующее (ПТФ Э) 2,0
Углеродное волокно 25,0
Накапливаемый заряд электрода 78 Кл (15,6 Кл/г), сопротивление при 1 кГц 2,01 мОм.
Пример 4. Аналогично изготовлен электрод, имеющий следующее соотношение компонентов, мас, :
Активный уголь 89,5
Полимерное связующее (ПТФЭ)
Измельченное углеродное волокно 10,0
Сопротивление электрода 1,7 мОм, накапливаемый заряд 91,5 (18,0 Кл/г), Пример 5, Аналогично изготовлен электрод, следующего состава, мас, .
Активный уголь 88,2
Полимерное связующее (ПТФЭ) 2,0
Измельченное углеродное волокно 9,8
Сопротивление электрода 2,33 мОм, накапливаемый заряд равен 89 Кл (17,5 Кл/г).
Пример 6. Для сравнения был изготовлен электрод накопителя энергии в соответствии с прототипом, Смесь из 4,5 r измельченного древесного активного угля (Яьэт = 680 м /г) с 0,5 г ПВС в виде водного раствора была помещена в пресс-форму диаметром 200 мм, спрессована под усилием
3 т и высушена. Электрод имеет следующее соотношение компонентов, мас. :
Активный уголь 90
Полимерное связующее 10
Из мел ьчен ное углеродное волокно
Сопротивление электрода 5,60 мОм, а накапливаемый заряд равен 78,0 Кл (15,6
Кл/г), Таким образом, электрод предлагаемого состава при одинаковых с прототипом
1735925
0,1 — 2,0
20
30
40
Составитель Е,Ковалева
Тех ред M. Мор гентал Корректор М,Максимишинец
Редактор А.Бер
Заказ 1820 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 значениях удельного накапливаемого заряда (15-20 Кл/г) имеет сущесвтенно меньшее (в 2,5-3,5 раза) сопротивление.
Использование пористых электродов предлагаемого состава позволяет накапливать удельный заряд величиной до 15 — 20
Кл/г или 5 — 10 Кл (смз), что в 10 — 10 раз больше по сравнению с электролитическими конденсаторами. Исследования показали целесообразность применения электродов предлагаемого состава для различных типов накопителей электрической энергии — импульсных, буферных и др
Формула изобретения
Состав электрода накопителя энергии, содержащий смесь активного угля с полимерным связующим, отличающийся
5 тем, что, с целью уменьшения сопротивления электрода, смесь дополнительно содержит измельченное углеродное волокно при следующем соотношении компонентов, мас. :
10 Активный уголь 73,0-97,9
Полимерное связующее
Измельченное углеродное волокно 2,0 — 25,0
