Конденсатор с двойным электрическим слоем

 

Изобретение относится к производству высокоемких электрических конденсаторов и позволяет повысить электрическую емкость и запасаемую энергию. Конденсатор имеет корпус, токоподводы, положительный и отрицательный электроды, причем положительный электрод - поляризуемый углеродный с высокой удельной поверхностью, и водный электролит, содержащий ионогенную добавку, ионопроводящий сепаратор. В качестве ионогенной добавки взята соль, или кислота с анионом из ряда J^-, SCN^-, или их смесь, или/и соль аммония, металла, щелочного металла из группы Rb⁺, Li⁺, K⁺?Cs⁺ с анионом Br^-. Конденсатор имеет низкую емкость и удельную энергию.

Изобретение относится к производству высокоемких электрических конденсаторов.

Известны конденсаторы, запасающие энергию за счет емкости двойного электрического слоя на границе раздела "электрод-электролит" (В.П.Кузнецов и др. "Пути и перспективы развития и применения конденсаторов с двойным электрическим слоем (ионисторов), "Электронная техника", сер. 5, N 4, 1991 г. ). Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является двойнослойный конденсатор FA OH105Z производства фирмы NEC (Япония). Сборка состоит из 8 последовательно соединенных конденсаторов. Каждый конденсатор содержит корпус, токоподводы, положительный и отрицательный электроды и электролит, причем положительный электрод является поляризуемым и изготовлен из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, а электролит в качестве ионогенной добавки содержит серную кислоту, в том числе анион серной кислоты.

Указанный конденсатор имеет низкую емкость и удельную энергию.

Технической задачей изобретения является создание двойнослойного конденсатора, имеющего повышенную емкость и удельную энергию.

Решение данной задачи достигается тем, что конденсатор, содержащий корпус, токоподводы, отрицательный электрод, поляризуемый положительный электрод из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, ионопроводящий сепаратор и водный электролит с ионогенной добавкой, в качестве ионогенной добавки содержит соль или кислоту с анионом из ряда I^-, SCN^- или их смесь, и/или соль аммония, металла, щелочного металла из группы Rb⁺ , Li⁺, K⁺, Cs⁺ с анионом Br^-.

Как известно (Б.В. Дамаскин, О.А. Петрий. "Введение в электрохимическую кинетику". М., 1983, с. 44), анионы I^-, Br^-, SCN^- специфически адсорбируются на поверхности электрода, что приводит к уменьшению толщины двойного электрического слоя и, следовательно, к увеличению емкости двойного электрического слоя. Специфическая адсорбция указанных анионов проявляется на положительно заряжаемом электроде. Углеродный материал с высокой удельной поверхностью обеспечивает высокую емкость двойного электрического слоя, в т.ч. со специфически адсорбированными анионами. При этом отрицательный электрод может быть выполнен как поляризуемым, например из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, так и неполяризуемым, работоспособным в электролите, содержащем указанные анионы.

Для подтверждения реализуемости заявляемого изобретения был изготовлен конденсатор в корпусе из полиэтилена с токоподводами из стеклоуглерода, сепаратором из нетканого полипропилена, положительным и отрицательным электродами из активированной углеродной ткани ДСТГ в виде дисков диаметром 18 мм. В качестве электролита использовали 4М водный раствор KI согласно изобретению и для сравнения в таком же конденсаторе 4М раствор KF, не обладающий специфической адсорбцией аниона. На конденсатор подавали напряжение 0,7B. Емкость конденсаторов составила 5,7 Ф и 3,1 Ф соответственно. Таким образом, использование специфически адсорбирующих анионов согласно изобретению повышает емкость конденсатора. При этом запасаемая энергия также возрастает.

Формула изобретения

Двойнослойный конденсатор, содержащий корпус, токоподводы, отрицательный электрод, поляризуемый положительный электрод из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, ионопроводящий сепаратор и водный электролит, содержащий ионогенную добавку, отличающийся тем, что в качестве ионогенной добавки взята соль или кислота с анионом из ряда J^-, SCN^- или их смесь, или/и соль аммония, металла, щелочного металла из группы Rb⁺, Li⁺, K⁺, Cs⁺ с анионом Br^-.