Конденсатор с двойным электрическим слоем

 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления конденсаторов с двойным электрическим слоем, и может быть использовано при изготовлении источников питания или накопителей электрической энергии. Сущность изобретения заключается в том, что конденсатор содержит корпус, выполненный из непроводящей пластмассы, и размещенные в нем поляризуемые электроды из тканого углеродного активированного материала, разделенные пористым сепаратором на бумажной основе, электролит на основе одного из соединений водных растворов лития или их смесей, и токоотводы в виде фольги из коррозионно-стойкого материала. Данный конденсатор имеет высокие удельные характеристики и более простую конструкцию. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления конденсаторов с двойным электрическим слоем, и может быть использовано при изготовлении источников питания или накопителей электрической энергии.

Известен конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий два поляризуемых электрода из углеродной ткани, пористый сепаратор из перхлорвинила, токоотводы из стали с защитным слоем из графитовой пленки, пропитанной кислотостойким полимером, неэлектропроводный герметик и изолятор из винипласта. В качестве электролита использован водный раствор серной кислоты. Конденсатор обжат под давлением 43 кг/см². Характеристика конденсатора: максимальное напряжение 1 В; удельная энергия 2 Вт•ч/л (WО 99/31687, 24.06.99, приоритет 18.12.97, H 01 G 9/155).

Недостатком такого конденсатора является сложность конструкции и небольшие удельные характеристики.

Известен конденсатор с двойным электрическим слоем (RCT/RU 97/00 410 от 18.12.07, WO 99/31687 от 24.06.99, Р 01 П 9.155), принятый за прототип, который содержит корпус с размещенными в нем двумя поляризуемыми пористыми электродами и пористым сепаратором, заполненными жидким электролитом, при этом конденсатор вакуумирован и подвергнут обжатию.

Недостаток известного конденсатора заключается в том, что он имеет недостаточно высокие удельные характеристики.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения значений удельных характеристик и упрощения конструкции конденсатора с двойным электрическим слоем.

Для достижения указанного технического результата конденсатор содержит размещенные в корпусе поляризуемые электроды, выполненные из тканого активированного углеродного материала с токоотводами, разделенные пористым сепаратором на бумажной основе, электролит на основе водного раствора одного из соединений лития или смесь водных растворов различных соединений лития, заполняющей поры сепаратора и электродов, при этом корпус может быть выполнен как из непроводящей пластмассы, например винипласта, так и иметь с наружной стороны дополнительный металлический кожух, а токоотводы выполнены в виде фольги коррозионно-стойкого материала.

На фиг.1 представлен конденсатор с двойным электрическим слоем; на фиг.2 - конденсаторная батарея.

Конденсатор содержит (фиг.1) поляризуемые электроды 1 из тканого активированного углеродного материала и сепаратор 2 на бумажной основе, пропитанные электролитом на основе одного из соединений водных растворов лития или их смеси, токоотводы 3 в виде фольги из коррозионно-стойкого материала, корпус 4, выполненный из непроводящей пластмассы, иононепроницаемые проводящие электроды 5 (фиг.2).

При изготовлении конденсатора углеродную ткань 1 и сепаратор 2, пропитанные электролитом, сжимают под давлением 2,5 кг/см² и помещают в корпусе 4 с токоотводящими электродами 3. В случае изготовления конденсаторной батареи (фиг. 2) между одиночными конденсаторами размещают иононепроницаемые проводящие электроды 5.

Пример. Был изготовлен конденсатор площадью 1 см², который имел электроды из тканого активированного углеродного волокнистого материала саржевого переплетения с адсорбционной активностью по метиленовому голубому до 400 мг/г, удельной поверхностью 1200 - 1500 м²/г, пористый сепаратор на бумажной основе, токоотводы из титановой фольги, а в качестве электролита использован насыщенный водный раствор LiOH. Поляризуемые электроды размещены на токоотводах из титановой фольги.

Шесть одинарных конденсаторов были собраны в батарею, характеристики которой имели следующие значения: Масса конденсатора - 30 г Масса рабочего тела - 3 г Объем рабочего тела - 2,3 см³ Напряжение - 15 В Электроемкость - 3,7 Ф Запас энергии - 416 Дж Удельная энергия - 144 кДж/кг, 50 Вт•ч/л Ток утечки - 5•10^-3 мА/с Использование в качестве электролита водных растворов соединений лития или их смесей повышает удельные характеристики конденсатора и, как следствие, уменьшает размеры и массу конденсатора, а выполнение корпуса конденсатора из непроводящей пластмассы и токоотводов в виде фольги упрощает конструкцию конденсатора и уменьшает ее массу и объем.

Данное изобретение позволяет изготовить конденсаторы с напряжением от 2,5 до 120 В, плотностью тока от микроампер до нескольких ампер и емкостью от 1,5 до 80 Ф на грамм материала поляризуемых электродов.

Формула изобретения

1. Конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий корпус и размещенные в нем поляризуемые электроды, выполненные из тканого активированного углеродного материала, и расположенный между ними сепаратор на бумажной основе, пропитанные электролитом, и токоотводы, отличающийся тем, что в качестве тканого активированного углеродного материала использован волокнистый материал саржевого переплетения с адсорбционной активностью по метиленовому голубому до 400 мг/г, удельной поверхностью 1200-1500 м²/г, а в качестве электролита использованы водный раствор одного из соединений лития или смесь водных растворов различных соединений лития.

2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из непроводящей пластмассы, например винипласта.

3. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что токоотводы выполнены в виде фольги из коррозионно-стойкого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2