Способ изготовления пористого электрода накопителя электрической энергии

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к конденсаторостроению , и может быть использЪвано для изготовления конденсаторов большой емкости, использующих . энергию двойного электрического слоя. Целью изобретения является уменьшение тока утечки накопителя электрической энергии. Последовательность операций, выполняемых по предложенному способу изготовления пористых электродов накопителя электрической энергии, приводится в описании изобретения. Применение накопителей электрической энергии, изготовленных из электродов, полученных по данному способу, целе- , сообразно для питания импульсных источников тока, в которых требуется малая величина тока утечки, при более длительном времени хранения накоплен-, ного заряда 2 з.п.ф-лы, 1 табл. , Ј

„„5g „„)735953 А1

И1)5 Н 01 с 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

В °

ГУИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСНМ4У СВИДВТВЪСТВУ рнметру опорным кольцом ; диспергирование в 100 мл дистиллированной воды Ы

0,02-0,? г (в зависимости от толщины : (Я подслоя) мелкоизмельченного диэлектри- Ч(,) ческого материала, например асбеста; (Я. диспергирование в 100 мл дистиллиро-. (д) ванной воды 1 г активированного дре- весного угля с 10 мп 0,27-ной суспензии связующего, например, политетрафторэтилена (ПТФЭ); выпивание суспен:,зии мелкоизмельченного асбеста на се-; паратор; включение вакуумного насоса .1и получение вакуума 10 мм рт.ст.; фильтрация суспензии мелкоизмельчен:ного асбеста через сепаратор до полу! (21) 3063125! 21 (22) 31,03.83 (46) 23.05.92. Бюл.. В 19 (71) Научно-производственное объединение "Квант" (72) А.И, Иванов, И.Я. Богницкий, А.В. Фомин, A.Ô, Герасимов и С,В.Чижевский .(53) 621.319(088.8) (56) Заявка Японии Р 55-12729 ° кл. Н 01 С 9/00, опублик. 1980.

Патент США Р 3411954, кл, 136-120, опублик. 1968. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. ПОРИСТОГО

ЭЛЕКТРОДА НАКОПИТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электро технике, в частности к конденсатороИзобретение относится к электротехнике, в частности к конденсаторостроению, и может быть использовано для изготовления конденсаторов с высокой емкостью, использующих энергию двойного электрического слоя.

Целью изобретения является уменьшение тока утечки накопителя электрической энергии.

Предлагаемый способ получения пористого электрода включает следующие операции: укладывание на опорной сетке, размещенной на вакуумном сосуде, сепаратора из асбеста толщиной 100 мкм, диаметром 100 ми и прижимание по пе2 строению, и может быть использовано для изготовления конденсаторов большой емкости, использующих . энергию двойного электрического слоя. Целью изобретения является уменьшение тока утечки накопителя электрической энергии. Последовательность операций, выполняемых по предложенному способу изготовления пористых электродов накопителя электрической энергии, приводится в описании изобретения. Применение накопителей электрическойэнергии, изготовленных из электродов, полученных по данному способу. целе-, сообразно для питания импульсных источников тока, в которых требуется малая величина тока утечки, при более длительном времени хранения накоплен-.. ного заряда. 2 з.п.ф-лы, 1 табл.

17359 чения подслоя толщиной 5-50 мкм; выливание суспензии активированного угля со связующим на сепаратор с нанесенным слоем асбеста толщиной 55

50 мкм; фильтрование суспензии активированного угля со связующим через сепаратор с нанесенным подслоем измельченного асбеста.

Накопительный заряд пористого 10 .электрода накопителя электрической энергии измеряли по времени 6 t заряжения накопителя постоянным током I от напряжения U = О до напряжения

U - =1,0 R равен I « P t. Ток утечки измерялся после заряжения накопителя до 1,2 В и выдержки при данном налряжении в течение 1 ч.

П р и м е. р 1. Асбестовый сепаратор, служащий основой, толщиной

100 мкм, диаметром 100 мм.укладываем на опорную сетку, размещенную на ва куумном сосуде, и прижимаем по периметру опорным кольцом, В объеме

100 мл дистиллированной воды диспергировали 1 г активированного древесного угля, добавляли. 10 мл 0,2Х-ной суспензии. политетрафторэтилена (ПТФЭ) и сразу же вылили полученную суспензию на сепаратор. Подключили вакуум 30

10 мм рт.ст. и произвели фильтрацию. После фильтрации электрод высушили при температуре 100 С в течение о

1 ч. Аналогично приготовили следующие электроды, из которых собрали на-. 35 копитель энергии толщиной 0,5 мм (объем — 4;5 см ) с щелочным электролитом (277 K0H) при усилии сжатия

1 т, который имеет накопительный заряд 43 Кл (9,5 Кл/см ) и ток утечки 40

16 мА (3,7 ° 10 АФ" В );

Пример 2, Аналогичен примеру 1, В объеме 100 мл дистиллированной воды диспергировали 0,02 r мелкоизмельченного асбеста и полученную сус- 45 пензию профильтровали через асбестовый сепаратор толщиной 100 мкм, затем в .100 мл дистиллированной воды диспергировали 1 г древесного угля, добавили 10 мл 0,2Х-ной суспензии :- Ы

ПТФЭ и сразу профильтровали через основу с нанесенным слоем измельченного асбеста толщиной 5 мкм, После фильтрации полученный электрод высушили при

100 C в течение 1 ч. При этом накап — 55

0 ливаемый заряд равен 4,1 Кл (9,1,Кл/см ), ток утечки — 6 мА (1,45 10 АФ В ) о.Пример 3. Аналогичен примеру 2. В объеме 100 мл дистиллированной воды диспергировали О, 1 r мелкоизмельченного асбеста и полученную суспензию профильтровали через асбестовый сепаратор толщиной 100 мкм.

Затем в 100 мл дистиллированной воды диспергировали 1 r древесного угля, добавили 10 мл 0,27,-ной суспензии

ПТФЭ и сразу профильтровали через ос-. нову с нанесенным слоем измельченного асбеста толщиной 25 мкм. После фильтрации полученный электрод высушили при 100 С в течение 1 ч. При этом о накапливаемый заряд равен 41 Кл (9,1 Кл/см ); ток утечки б мА (1,45 х л10 АФ В ), Пример 4.. Аналогично примеру

3„ в объеме 100 мл дистиллированной воды диспергировали 0,2 r мелкоизмельченного асбеста и полученную. суспензию профильтровывали через асбестовый сепаратор толщиной 100 мкм, Затем в

100 мл дистиллированной воды диспергировали 1 r древесного угля, добавили

10 мл 0,27-ной суспензии ПТФЭ и сразу профильтровали через основу с нанесенным слоем измельченного асбеста толщиной 50 мкм, После фильтрации полученный электрод высушили при 100 С в течение 1 ч, При этом накапливае.— мый заряд равен 41 Кл (9, 1 Кл/см3 ); ток утечки — 6 мА (1,45 10 АФ В ), Пример 5, Аналогично примеру 4,в объеме 100 мл дистиллированной воды диспергировали 0,24 r мелко-. измельченного асбеста и полученную суспензию профильтровали через асбестовый сепаратор толщиной 100 мкм.

Затем в 100 мл дистиллированнбй воды диспергировали 1 г древесного угля, добавили 10 мл 0,27-ной суспензии

ПТФЭ и сразу профильтровали через основу с нанесенным слоем толщиной

60 мкм измельченного асбеста. После фильтрации полученный электрод.высушили при 100 С в течение 1 ч.

„о

При этом накапливаемый заряд

40 Кл (8,8 Кл/см ), ток утечки 5мА (1,1.-10 4 АФ! В ).

Сопротивление увеличивается нас, 10Х.

Пример 6. Аналогично в объеме 100 мл дистиллированной воды диспергировали 0,015 r мелкоизмельченного асбеста и полученную суспен зию профильтровали через асбестовы

17359

Результаты испытаний

Ток утечки

Накопит. заряд мА АФ В

KJI Кл/см2

0,-4.9,5

1,45 -10

9,1 сепаратор толщиной 100 мкм. Затем в 100 мл дистиллированной воды диспергировали 1 r древесного угля, до- бавили 10 мл 0 2%-ной суспензии ПТФЭ о

5 и сразу профильтровали через основу с нанесенным слоем толщиной 3,5 мкм измельченного асбеста. После фильтрации полученный электрод высушили при

100С в течение, 1 ч. При этом накапливающий заряд 35 Кл (7,7 Кл/см ); ток утечки 10 мА (3, 3 10 АФ В ) ь

Результаты испытаний представлены в таблице, Таким образом, предлагаемый спо- l5 соб позволяет изготавливать пористые электроды для накопителей электрической энергии, ток утечки которых за счет ликвидации крупных пор в сепара. торе в 3 раза ниже, чем у .накопите.лей, электроды которых изготовлены по способу прототипа (ток утечки — 19 мА .

-4 (6,3 ° 10 АФ В ). Кроме того, упрощается технология изготовления электродов, повышается качество электродов и выход годных электродов.

В настоящее время для накопления электрической энергии широко используются электролитические конденсаторы с объемно-пористыми анодами (тантало- 30 вые или алюминиевые, например, типов

ЭТО, К50, КЭ и др.), которые имеют величину удельного накапливаемого заряда (0,001-0,01 Кл/см ),что почти в 100 раз меньше удельного заряда, запасаемого в накопителях энергии, в которых используются электроды, полученные по разработанному способу, Приведенный ток утечки электролитических конденсаторов равен 5 ° 10.- — 40

10 2 АФ В, что примерно в 10 раз

Примеры изготовления электродов

Фильтрация суспензии активного материала без подслоя диэлектричесI . кого материала

Фильтрация суспензии активного материала через сепаратор толщиной

100 мки с подслоем диэлектрического материала 5 мкм (5% от толщины сепаратора) 53 6 выше, чем ток утечки предлагаемого накопителя энергии (В.В. Трейер.

Электрохимические приборы. М,, Советское радио, 1978, с. 48).

Применение накопителей электрической энергии, изготовленных из электродов, полученных по предлагаемому способу, целесообразно для питания импульсных источников тока, в которых требуется малая величина тока утечки при более длительном времени хране-. ния накопленного заряда.

Формула изобретения

1. Способ .изготовления пористого электрода накопителя электрической энергии, включающий фильтрацию суспензии порошка. электродного материала со связующим через пористую подложку, отличающийся тем, что, с целью уменьшения тока утечки накопителя электрической энергии, в качестве пористой подложки используют пористый сепаратор накопителя энергии, через который фильтруют суспензию порошка диэлектрического материала до образования на его поверхности пористого диэлектрического подслоя с последующей фильтрацией через основу суспензии порошкообразного электродного материала, например активированного угля.

2. Способ но п. 1, отличаюшийся тем, что диэлектрический подслой наносят толщиной 5-50% от толщины сепаратора.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и - . ч а ю шийся тем, что в качестве . диэлектрического материала используют материал сепаратора.

1735953

Продолжение таблицы

Примеры изготовления электродов

Накопит. заряд

Ток утечки мА мА АФ B

1,45 ° 10

9,1

1,45.10

9,1

1, 1 ° 10 *

8,8

3,3 10 4*

7,7

Лромьвленные электроды из тантала или алюминия

Фильтраиия по способу-прототнпу

32 Сопротивление увеличивается на 10%.

Составитель В. Ларичева

ТехРед А, Кравчук, КоРРектоР С. ШекмаР

Редактор А, Бер

Заказ 2425 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного митета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,:лсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

Фильтрация суспензии активного материала через .сепаратор с под-. слоем диэлектрич. материала 25 мкм (25% от толщины сепаратора}

Фильтрация суспензии активного материала через сепаратор с подслоем 50 мкм (50% от толщины сепаратора) Фильтрация суспензии активного материала через сепаратор с подслоем 60 мкм (60% от толщины сепаратора)"

Фильтрация суспенэии активного материала через сепаратор с подслоем 4 мкм (4% от толщины сепаратора) ) 0,01. — 0,1

7,1 19

5 10 -10

6,3 10