Способ изготовления токоснимающей фольги и токоснимающая фольга суперконденсаторов



Способ изготовления токоснимающей фольги и токоснимающая фольга суперконденсаторов
Способ изготовления токоснимающей фольги и токоснимающая фольга суперконденсаторов
Способ изготовления токоснимающей фольги и токоснимающая фольга суперконденсаторов

 


Владельцы патента RU 2522940:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу изготовления токоснимающей фольги суперконденсатора с двойным электрическим слоем (КДЭС). Техническим результатом изобретения является повышение мощности суперконденсатора за счет снижения паразитного контактного сопротивления на границе электрода и токосъемника. Способ изготовления токоснимающей фольги включает нанесение методом физического осаждения из плазмы магнетронного разряда водорода на поверхность алюминиевой конденсаторной фольги с двух сторон, последовательно, в два этапа, слоев каталитического вещества и углеродной развитой вертикально-ориентированной столбчатой наноструктуры в виде плотно собранных вдоль поверхности алюминиевой основы пучков в виде отдельных несомкнутых волокон. Указанная углеродная наноструктура является произрастающей из каталитического подслоя и служит буферным слоем на границе между токоснимающей пластиной и поверхностью пористого графитового электрода суперконденсатора, что обеспечивает снижение контактного сопротивления, а также позволяет существенно снизить вес и стоимость суперконденсатора. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к производству конденсаторов с двойным электрическим слоем (КДЭС), токоснимающим пластинам КДЭС и способу их получения.

Конденсаторы с ДЭС нашли применение в качестве резервных источников питания в системах, требующих бесперебойного снабжения электроэнергией, таких как вычислительная техника, аппараты связи, станки с числовым программным управлением, в производстве с непрерывным циклом; для электростартерного запуска двигателей внутреннего сгорания, для питания электродвигателей инвалидных колясок, тележек для гольфа и т.д.

Известны накопители электрической энергии в виде конденсаторов с двойным электрическим слоем (ДЭС), например, описанные в патентах США 4313084 (1982) и 4562511 (1985). Эти конденсаторы состоят из двух пористых поляризуемых электродов, между которыми расположен пористый сепаратор из диэлектрического материала, а также из токоотводов. Жидкий раствор электролита, в качестве которого используют неводные, водные, в том числе водный раствор серной кислоты, находится в порах электродов, сепаратора и в некотором свободном объеме внутри корпуса конденсатора. Электрический заряд накапливается на межфазной поверхности в порах между материалом электрода и электролитом. В качестве материалов для изготовления поляризуемых электродов обычно используют различные пористые углеродные материалы.

Известен конденсатор с двойным электрическим слоем (ДЭС), содержащий корпус, размещенные в нем поляризуемые угольные электроды, пропитанные электролитом сепараторы и коллекторные пластины из металла с соотношением микротвердости поверхностного слоя и твердости электрода, равным 0,29-0,30, что снижает внутреннее контактное сопротивление на границе коллекторной пластины и пористого поляризуемого угольного электрода (патент РФ 2099807, 1997).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного конденсатора, относится необходимость создания постоянно действующего давления (усилия сжатия) между коллекторными пластинами и поляризуемыми электродами, обусловленного сборкой конденсатора, при котором различие твердости сжатых деталей увеличивает контактную площадь между коллекторными пластинами и поляризуемыми электродами. Это приводит к необходимости использования массивных корпусов изделий для сохранения с течением времени первоначального усилия сжатия и предотвращения, таким образом, уменьшения площади контакта и повторного возрастания контактного сопротивления, что в свою очередь сказывается на значительном увеличении массы и стоимости изготовления таких КДЭС.

Наиболее близким к заявляемому решению данной проблемы по совокупности признаков является патент РФ 2400851 (2009). Это катодная фольга электролитических конденсаторов, способ получения которой включает в себя нанесение в вакуумной камере непосредственно на обе стороны алюминиевой основы пористого слоя вентильного металла методом электронно-лучевого испарения при непрерывном перемещении алюминиевой основы над испарителем в реактивной атмосфере смеси газов. Испарение проводят одновременно из, по меньшей мере, двух испарителей, а конденсация пористого слоя происходит при комбинированной подаче технологических газов в зону конденсации по каналам постоянного расхода и подачи газов в объем вакуумной камеры по каналу стабилизации вакуума. Получение холмообразного рельефа катодной фольги с развитой открытой поверхностью позволяет обеспечить контакт с электролитом по всей поверхности покрытия. При этом катодная фольга с установленным в пределах от 30 до 40% содержанием нитрида титана в составе покрытия позволяет применять ее в суперконденсаторах. Развитая открытая пористость наносимого на алюминиевую основу катодной фольги слоя увеличивает общую площадь поверхности контакта используемой в качестве токосъемника фольги с пористым электродом, что приводит к снижению контактного сопротивления КДЭС без необходимости в значительном сжатии элементов изделия.

Однако данный способ изготовления токоснимающей фольги для суперконденсаторов имеет ряд недостатков, таких как недостаточно высокая степень снижения контактного сопротивления за счет относительно невысокой развитости создаваемой поверхности и высокая стоимость, обусловленная использованием больших количеств различных газов и смесей газов в процессе напыления, а также титана в качестве напыляемого материала.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение веса и стоимости суперконденсаторов с двойным электрическим слоем за счет создания токоснимающей фольги, содержащей проводящую алюминиевую подложку и слой пористого покрытия определенной структуры, которое обеспечивает минимальное контактное сопротивление на границе электрод/токосъемник КДЭС при неизменной жизнестойкости элементов изделия.

Технический результат достигается за счет осуществления способа получения токоснимающей конденсаторной фольги, включающего нанесение в вакуумной камере непосредственно на обе стороны алюминиевой основы пористого электропроводящего слоя, в качестве материала которого выступает углерод, наносимый на алюминиевую основу методом физического осаждения из водородной плазмы магнетронного разряда в присутствии катализатора, причем слой катализатора наносится до осаждения слоя углерода также путем распыления катализатора плазмой магнетронного разряда при давлении рабочего газа, в роли которого выступает водород, от 1,8·10-2 - 2,8·10-2 мбар, напряжении горения магнетронного разряда 430-450 В, а напряжение горения магнетронного разряда и давление выступающего в роли рабочего газа водорода при осаждении углеродного слоя идентичны параметрам предварительно осаждаемого слоя катализатора, при этом последовательное осаждение на алюминиевую основу слоя катализатора и слоя углерода в два этапа из плазмы водородного магнетронного разряда производится в течение 1-2 мин для буферного слоя катализатора и 10-20 мин для осаждения непосредственно слоя развитой вертикально-ориентированной углеродной структуры.

При этом в частном случае в качестве катализаторов может быть использован никель.

Углерод представляется лучшим кандидатом в качестве материала буферного слоя между поверхностями токосъемника и графитового электрода. В случае нанесения слоя углерода с развитой открытой пористостью и структурой, подобной титансодержащим покрытиям представленного выше патента, непосредственно на алюминиевую фольгу токосъемника методом осаждения из плазменного разряда, возможно достичь, помимо лучшей степени электрического контакта электрода с поверхностью токосъемника, получаемой за счет увеличенной поверхности общего соприлегания пористой поверхности буферного углеродного слоя с также пористой структурой электрода с одной стороны и фактическим произрастанием буферного слоя углерода из алюминиевой поверхности подложки по всей ее площади с другой, также одинакового коэффициента электропроводности такого буферного слоя и материала электрода; углерод обладает хорошими адгезионными свойствами, коррозионно- и теплоустойчив.

Структура катодной фольги, получаемая вышеизложенным способом, согласно настоящему изобретению представляет собой алюминиевую основу, на обе стороны которой нанесен пористый электропроводящий слой, отличается тем, что пористый электропроводящий слой представляет собой покрытие, содержащее углерод в количестве от 60% до 80%, катализатор в количестве от 10% до 40%, кислород в количестве от 2% до 4% и водород в количестве от 3% до 8% и обладающее столбчатой структурой в виде плотно собранных вдоль поверхности алюминиевой основы пучков отдельных несомкнутых волокон, являющееся вертикально ориентированной развитой углеродной наноструктурой, произрастающей из каталитического подслоя, причем поверхность покрытия имеет развитой рельеф в виде плотно сомкнутых наноразмерных глобул радиусом от 10 до 40 нм с порами в виде каверн, отделяющих отдельные пучки глобул, где каждая из глобул является окончанием углеродного волокна.

Такая структура покрытия, состоящего из плотно сомкнутых волокон, ориентированных перпендикулярно алюминиевой основе и особенно поверхности покрытия, имеющей ярко выраженный холмистый рельеф с высокоразвитой открытой пористостью, наиболее полно отвечает требованиям обеспечения максимальной площади электрического контакта между поверхностями токосъемника и пористого электрода суперконденсатора и, следовательно, снижения контактного сопротивления в этой области. Рельеф покрытия токоснимающей фольги согласно настоящему изобретению, носящий холмообразный характер с развитой пористостью, позволяя обеспечить контакт с электродом по всей поверхности покрытия, приводит к снижению контактного сопротивления конденсатора и повышает его надежностные характеристики в период его эксплуатации.

Указанное время осаждения слоев катализатора и углерода в способе получения токоснимающей фольги, а также соответствующее им процентное содержание составляющих покрытие элементов связаны с тем, что рост на поверхности подложки вертикально ориентированной углеродной наноструктуры отдельных сомкнутых волокон продолжается лишь до достижения некоторой предельной толщины осажденного покрытия, после чего наноструктурированное покрытие начинает покрываться сплошной аморфной пленкой углерода, толщина которой постепенно возрастает. Это связано с тем, что по мере роста вертикальной структуры количество катализатора (т.е. его концентрация) на вершине уменьшается, что приводит к прекращению роста трубок и переходу в режим роста аморфной пленки, которая постепенно покрывает весь предварительно осажденный углеродный вертикально ориентированный рельеф и сводит на нет достигаемый в результате реализации вышеуказанного способа положительный эффект снижения контактного сопротивления суперконденсатора.

Развитость получаемого на поверхности подложки вертикально ориентированного углеродного наноструктурированного слоя зависит от концентрации предварительно осажденного на поверхность подложки катализатора. При этом, чем она меньше, тем более диспергированны вдоль поверхности отдельные каталитические нанокапли, являющиеся центрами образования и роста в дальнейшем отдельных элементов сложной развитой углеродной структуры и тем более развитой будет осаждаемый на поверхность образца углеродный слой. Однако при слишком малом значении концентрации предварительно осажденного на подложку катализатора вертикальные волокна не образуются, и на поверхности растет тонкая аморфная углеродная пленка.

Выбор давления рабочего газа и напряжение разряда определяются двумя основными условиями: стабильностью горения разряда и высокой скоростью осаждения покрытия. При понижении давления рабочего газа магнетронный разряд становится менее стабильным, что приводит к повреждению осаждаемой структуры и в свою очередь деградации свойств снижения контактного сопротивления. С другой стороны, при понижении давления рабочего газа увеличивается скорость осаждения распыленных атомов на подложку в силу того, что длина свободного пробега молекулы в газе обратно пропорциональна давлению газа, поэтому чем меньше давление, тем меньшее количество распыленных атомов испытывает рассеяние на молекулах рабочего газа. Исходя из этих двух противоречивых требований, было экспериментально определено оптимальное значение давления рабочего газа. Указанные напряжения разряда соответствуют напряжениям горения стабильного магнетронного разряда при данном диапазоне давлений.

Для проверки представленного выше способа токоснимающая фольга была получена путем нанесения в вакуумной камере на обе стороны алюминиевой основы пористого слоя углерода методом физического осаждения из плазмы магнетронного разряда.

При этом предварительно осаждению углеродного слоя на подложку также методом физического осаждения из плазмы магнетронного разряда был нанесен слой катализатора, в роли которого выступал никель, обеспечивающего последующий рост развитой углеродной наноструткуры, ориентированной перпендикулярно основанию подложки. В зону горения разряда по каналам постоянного расхода осуществляется подача рабочего газа, в роли которого выступает технический водород. Давление рабочего газа поддерживается на уровне 2,3·10-2-2,5·10-2 мбар. При этом вакуумная камера предварительно откачивается до предельного остаточного давления в 3,2·10-5-6,5-10-5 мбар.

Напряжение разряда как при осаждении буферного слоя никелевого катализатора, так и при осаждении непосредственно развитого слоя ориентированной углеродной наноструктуры составляло 440-445 В, значение тока разряда, снимаемого при его горении, составило от 0,45 до 0,65 А.

При этом время осаждения катализатора составило 2 мин. При этом время осаждения слоя пористого развитого углерода поверх буферного слоя катализатора составило 20 мин. Это время, как уже говорилось выше, было экспериментально определено как оптимальное, позволяющее добиться роста углеродной развитой ориентированной наноструктуры на подложке, обладающей необходимыми размерными параметрами и не переходящей на поверхности в равномерную аморфную углеродную пленку, что привело бы к снижению поверхности контакта с пористым углеродным токосъемником и, как следствие, к росту контактного сопротивления.

Для анализа структуры полученной токоснимающей фольги использовалась микроскопия на растровом электронном микроскопе.

На фиг.1 представлен снимок РЭМ поверхности токоснимающей фольги; показан холмообразный рельеф поверхности покрытия. Фиг.2 представляет собой снимок поперечного сечения пористого углеродного слоя развитой поверхности ориентированной сложной наноструктуры, растущей из буферного каталитического предслоя никеля на подложке из алюминиевой конденсаторной фольги. На фиг.1 четко видно, что покрытие на алюминиевой основе имеет столбчатую структуру, ориентированную по нормали к поверхности алюминиевой основы. Элементы покрытия представляют собой плотно сомкнутые волокна диаметром от 5 до 20 нм. Покрытие имеет развитую пористость, что позволяет добиться повышения площади двойного слоя и, как следствие, увеличения емкости ячейки суперконденсатора. Кроме того, рельеф поверхности покрытия имеет холмообразный характер, каждый из холмов является окончанием волокна. На изображении среза поверхности покрытия (Фиг.1) плотный холмистый рельеф высотой до 0,5÷2,2 мкм и поры вдоль нановолокон отчетливо различимы. Кроме того, большие холмы образованы слиянием отдельных волокон и имеют диаметр от 50 до 400 нм.

Из вышеописанных элементов (2 шт.) собрана элементарная ячейка суперконденсаторной батареи с прессованной пористой углеродной пластиной в качестве электрода на рабочее напряжение 0,8-1,0 В.

Вся конденсаторная сборка фиксировалась при различных давлениях от 0 до 15 бар (дискретность измерения ±5 бар). Максимальная величина усилия прижима токосъемников к электродным пластинам не должна превышать значения разрушения углеродного материала электрода.

Была измерена величина сопротивления сборки заявленной конструкции в зависимости от величины давления сжатия конструкции (фиг.3).

Таким образом, снижение контактного сопротивления для сборки с использованием модифицированных согласно представленному изобретению токоснимающих пластин по сравнению с необработанными фольгами составляет от 20-25% (при отсутствии сжатия конструкции) до 40-60% (в случае максимально допустимого с точки зрения опасности разрушения углеродного материала сжатия), что позволяет в свою очередь добиться уменьшения веса суперконденсаторов и стоимости их изготовления за счет отказа от использования в конструкции массивных сжимающих корпусов.

1. Способ изготовления токоснимающей фольги суперконденсаторов, включающий нанесение в вакуумной камере непосредственно на обе стороны алюминиевой основы пористого электропроводящего слоя, отличающийся тем, что в качестве материала пористого электропроводящего слоя выступает углерод, наносимый на алюминиевую основу методом физического осаждения из водородной плазмы магнетронного разряда в присутствии катализатора, причем слой катализатора наносится до осаждения слоя углерода также путем распыления катализатора плазмой магнетронного разряда при давлении рабочего газа, в роли которого выступает водород, от 1,8·10-2-2,8·10-2 мбар, напряжении горения магнетронного разряда 430-450 В, а напряжение горения магнетронного разряда и давление выступающего в роли рабочего газа водорода при осаждении углеродного слоя идентичны параметрам предварительно осаждаемого слоя катализатора, при этом последовательное осаждение на алюминиевую основу слоя катализатора и слоя углерода из плазмы водородного магнетронного разряда производится в течение 1-2 мин для слоя катализатора и 10-20 мин для осаждения непосредственно слоя развитой вертикально-ориентированной углеродной структуры.

2. Способ изготовления токоснимающей фольги суперконденсаторов по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используется никель.

3. Токоснимающая фольга суперконденсаторов, содержащая алюминиевую основу, на обе стороны которой нанесен пористый электропроводящий слой, отличающаяся тем, что пористый электропроводящий слой представляет собой покрытие, содержащее углерод в количестве от 60% до 80%, катализатор в количестве от 10% до 40%, кислород в количестве от 2% до 4% и водород в количестве от 3% до 8%, обладающее столбчатой структурой в виде плотно собранных вдоль поверхности алюминиевой основы пучков отдельных несомкнутых волокон, являющееся вертикально-ориентированной развитой углеродной наноструктурой, произрастающей из каталитического подслоя, причем поверхность покрытия имеет развитой рельеф в виде плотно сомкнутых наноразмерных глобул радиусом от 10 до 40 нм с порами в виде каверн, отделяющих отдельные пучки глобул, где каждая из глобул является окончанием углеродного волокна.



 

Похожие патенты:
Заявляемое изобретение относится к области электрической техники, в частности к способам создания электропроводящих слоев, применяемых в широких областях техники, в том числе в электронике или электротехнике, и может быть использовано для создания проводящих соединений в микросхемах.

Предложена нанопористая матричная структура, представляющая собой подложку из анодированного оксида алюминия (АОА), которую используют для создания псевдоконденсатора с высокой плотностью накапливаемой энергии.

Изобретение относится к области электротехники и касается способа эксплуатации электрохимических конденсаторов. Предложенный способ включает подключение конденсатора к источнику тока, проведение его заряда до заданного напряжения, прекращение заряда и разряд, при этом предварительно измеряют температуру конденсатора, по которой определяют максимальное рабочее напряжение заряда, исключающее газовыделение, и рассчитывают максимальное зарядное напряжение Umax, которое ограничивают в соответствие с уравнением Umax=k·t+b, где k и b - коэффициенты, определяемые экспериментально и зависящие от особенностей конструкции конденсатора, t - температура, при этом для измерения коэффициентов k и b рассчитывают ток непрерывного подзаряда.

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к производству электрохимических конденсаторов. Нанокомпозитный электрохимический конденсатор состоит из двух и более электродов, электролитов, сепараторов и коллекторов тока, размещенных в термостатируемом объеме; при этом каждая пара электрод и электролит представляют собой нанокомпозит, выполненный из наноуглеродного материала и твердого ионного органического или неорганического соединения эвтектического состава, при этом электроды выполнены из наноуглеродного материала с удельной поверхностью выше 1300 м2/г в виде пластин или листов толщиной 0,1-10мм и плотностью 0,8-1,2 г/см3.
Изобретение относится к способу получения композитного материала для электрода суперконденсатора, включающему синтез электропроводящих полимеров или их замещенных производных в процессе окислительной полимеризации соответствующих мономеров на поверхности углеродных материалов.
Изобретение относится к способу получения частиц твердого электролита Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 (0,1≤x≤0,5), включающему смешивание первого раствора, содержащего азотную кислоту, воду, азотнокислый литий, азотнокислый алюминий, фосфорнокислый аммоний NH4H2PO4 или фосфорную кислоту, и второго раствора, содержащего соединение титана и растворитель, с образованием азотнокислого коллективного раствора, нагревание коллективного раствора с получением прекурсора и его прокалку.

Объектом изобретения является суперконденсатор, содержащий по меньшей мере два находящихся рядом друг с другом комплекса (1, 2), разделенные расстоянием d, и по меньшей мере один общий комплекс (3) напротив двух находящихся рядом друг с другом комплексов (1, 2), отделенный от них по меньшей мере одним разделителем (4), при этом разделитель (4) и комплексы (1, 2, 3) намотаны спиралевидно вместе, образуя намотанный элемент.

Изобретение относится к гибридным устройствам аккумулирования электрической энергии со свинцово-кислотной батареей/электрохимическим конденсатором. .

Изобретение относится к производству электрохимических конденсаторов с двойным электрическим слоем (DEL). .

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству накопления энергии в виде суперконденсатора с неорганическим композиционным твердым электролитом. Заявленный суперконденсатор выполнен из композита, содержащего наноразмерный оксид LiMn2-хМехO4, где Me=Ni2+, Mn3+, а также композиционного твердого электролита и электропроводящей сажи, в случае симметричного выполнения суперконденсатора. В случае ассиметричного выполнения суперконденсатора, отрицательный электрод выполнен из наноразмерного оксида марганца МnО2 и отделен твердым электролитом на основе перхлората лития 0.4LiСlО4 - 0.6Al2O3 . Суперконденсатор также содержит токоподвод, выполненный из двух пластин металлического никеля, закрепленных на внешних сторонах электродов. Повышение удельной электрической емкости суперконденсатора, до 25 Ф/г, в широком диапазоне температур Траб=25-250°С, является техническим результатом изобретения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приборах мобильной связи в качестве источника постоянного тока многократного использования. Предложенный суперконденсатор выполнен в виде тонкопленочной структуры, содержащей электроды, разделенные пленочным слоем твердого электролита, при этом, в качестве твердого электролита выбран диоксид циркония, стабилизированного иттрием, один из электродов представляет собой наночастицы графена, а второй проводящий полимер - полипиррол. Повышение удельной энергии конденсатора является техническим результатом изобретения. 1 ил.

Предложенное изобретение относится к области электротехники, а именно к композитным пленочным электролитическим конденсаторам. Пленочный конденсатор содержит токосъемник - алюминиевую фольгу, поверхность которой через барьерный слой развита посредством электродного материала из губчатого вентильного металла, пропитанного электролитом. Новым является то, что электродный материал выполнен многослойным, каждый композитный слой которого представляет собой пленочную основу с рифлениями 50-100 нм из губчатого титана толщиной 50-100 мкм, несущую на поверхности локальные шипы из нанокластеров вентильного металла для электроконтакта в примыкании между собой, при этом, начиная со второго, слой губчатого титана выполнен со сквозными порами размером 0,3-5 мкм суммарным объемом не менее 10-15% объема слоя, при том, что конформный слой пористого титана с барьерным слоем на поверхности токосъемника связан гетеропереходом из композитных наночастиц, а барьерный слой на поверхности алюминиевой фольги выполнен из нитрида титана или алмазоподобного нанослоя из аморфного углерода α-С:Н, которые связаны между собой посредством адгезионной прослойки, образованной противным распределением материалов примыкающих слоев, взаимно дополняющих друг друга по толщине. Повышение удельной емкости пленочного конденсатора является техническим результатом изобретения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предложенное изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным суперконденсаторам на основе многокомпонентных оксидов. Увеличение емкости и плотности запасаемой энергии и уменьшение токов утечки конденсатора является техническим результатом изобретения. Суперконденсатор содержит два электрода и размещенный между ними диэлектрический слой, при этом нижний электрод выполнен из материала с большой удельной площадью поверхности, диэлектрический слой конформно и однородно расположен на нижнем электроде, верхний электрод конформно и однородно расположен на диэлектрическом слое и выполнен из оксида цинка, легированного алюминием, при этом диэлектрический слой выполнен из многокомпонентного оксида, содержащего смесь по меньшей мере двух оксидов, выбранных из ряда TiO2, НfO3, ZrO2, Аl2О3, Та2O5, Nb2O5, Y2О3 и оксидов элементов из группы лантаноидов, и выполнен таким образом, что относительная диэлектрическая проницаемость активного диэлектрического слоя находится в интервале 10-30. Предложенный твердотельный конденсатор может найти применение в электромобилях, где может располагаться на внутренней поверхности кузова и служить идеальным источником питания в экстремальных условиях. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 пр.
Предложен способ изготовления композитной отрицательной конденсаторной пластины для использования в свинцово-кислотной аккумуляторной батарее. Повышение разрядных характеристик батареи при низкой температуре и высокоскоростных зарядно-разрядных характеристик под действием различных условий возникновения прерывания (PSOC), является техническим результатом заявленного изобретения. В описанном способе углеродная смесь формируется в виде листа, причем упомянутая углеродная смесь содержит два типа углеродных материалов и, по меньшей мере, связующее вещество, смешанные вместе. Два типа углеродных материалов представляют собой первый углеродный материал, который является электропроводным, и второй углеродный материал, который имеет емкость и/или псевдоемкость. Затем композитную отрицательную конденсаторную пластину изготавливают посредством связывания под давлением листа, изготовленного из углеродной смеси, с поверхностью влажной пластины, заполненной активным материалом отрицательного электрода. Свинцово-кислотная батарея, снабженная описанной композитной отрицательной конденсаторной пластиной, имеет улучшенные характеристики разрядки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 7 табл., 32 пр.

Изобретение относится к области совершенствования энергонакопительных устройств, в частности к получению электродных материалов электролитических конденсаторов. Заявляется способ получения композиционного полимер-углеродного электродного материала с высокой электрохимической емкостью, который включает использование углеродного материала, а также мономеров анилина или пиррола, при этом полимер-углеродный композит получают химическим методом окислительной полимеризации мономеров в присутствии диспергированного в подкисленной водной реакционной фазе углерода с использованием окислителей с окислительным потенциалом в диапазоне от +0.6 В до +1.0 В, таких как ионы серебра, трехвалентного железа, пятивалентного ванадия, в результате чего на поверхности углеродных частиц формируется полимерный слой фибриллярной морфологии с высокой удельной площадью поверхности редокс-активной полимерной компоненты. Заявляемый способ позволяет одностадийно получать большие объемы электродного композиционного полимер-углеродного материала с высокой электрохимической емкостью при использовании недорогих углей, широко применяемых в конденсаторостроении, что ведет к существенному удешевлению продукта. 10 ил., 1 табл., 4 пр.

Предложен двухслойный конденсатор (EDLС), который имеет первую (110) и вторую (120) электропроводящие структуры, отделенные друг от друга разделителем (130). По меньшей мере одна из первой и второй электропроводящих структур включает в себя пористую структуру, содержащую множество каналов (111, 121) с отверстием на поверхности пористой структуры, при этом каждый из каналов имеет отверстие (112, 122) на поверхности (115, 125) пористой структуры. В другом варианте изобретения устройство накопления заряда включает в себя множество наноструктур (610) на подложке (605), электролит (650), находящийся в физическом контакте по меньшей мере с некоторыми наноструктурами, материал (615), имеющий диэлектрическую проницаемость по меньшей мере 3,9, расположен между электролитом и наноструктурами. Наноструктуры в заявленном устройстве выполнены из кремния, кремний-германия, карбида кремния, алюминия, вольфрама, меди. Предложен также способ изготовления электропроводящей структуры и способ изготовления устройства накопления заряда. Снижение габаритов и веса устройства, увеличение площади поверхности электрода и его емкости является техническим результатом изобретения. 5 н. и 30 з.п. ф-лы, 11 ил.

Заявленное изобретение относится к электродам, устройствам аккумулирования электроэнергии, содержащим такие электроды, и к способам производства электродов и устройств аккумулирования электроэнергии. Электроды содержат токоотвод, электропроводный мат и первый и второй электроактивные материалы, причем первый электроактивный материал обладает более высокой плотностью энергии, чем второй электроактивный материал, а второй электроактивный материал обладает способностью к более высокой скорости заряда-разряда, чем первый электроактивный материал. Электропроводный мат может обеспечивать конструктивную и проводящую опору для по меньшей мере одного из электроактивных материалов с высокой энергией и высокой скоростью заряда-разряда, при этом электропроводящий мат содержит пористую сетку из взаимосвязанных электропроводных волокон, что обеспечивает стойкость волокнистого мата против сдвига и разрыва мата вследствие прочности волокон на разрыв. Электроды могут быть предусмотрены в различных конфигурациях и могут быть использованы в высокоскоростных и высокоэнергетических устройствах аккумулирования электроэнергии с обеспечением улучшенного циклического ресурса. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил., 4 табл.

Заявленное изобретение относится к области электротехники, а именно к многослойному нанокомпозиту для двухобкладочных конденсаторов. Нанокомпозит содержит подложку из электропроводящего материала с расположенным на ее лицевой поверхности и являющимся нижней обкладкой конденсатора наноструктурированным покрытием, которое выполнено в виде слоя из углеродной ткани, нити основы и утка которой образованы активированными углеродными волокнами, скрученными в продольном направлении. Нити основы и утка указанной ткани механически и электрически посредством электропроводящего клея соединены с электропроводящей подложкой в местах примыкания к электропроводящей подложке их выпукло изогнутых в сторону электропроводящей подложки участков, при этом в каждом клеевом соединении нитей основы и утка с электропроводящей подложкой максимальная глубина проникновения электропроводящего клея в структуру упомянутых нитей составляет от 0,3 до 0,5 поперечного размера нитей. На поверхности волокон нитей основы и утка расположены последовательно и конформно этим поверхностям по меньшей мере один слой из диэлектрического материала, выполняющий функцию верхней обкладки, и слой из электропроводящего материала. Предложен также способ изготовления многослойного нанокомпозита, включающий его нагрев в инертной атмосфере до температуры, соответствующей максимальной температуре атомно-слоевого осаждения с выдержкой при ней до достижения постоянной массы. Повышение однородности и удельной поверхности наноструктурированного покрытия не менее 103 м2/г является техническим результатом изобретения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Катодная фольга для твердотельного электролитического конденсатора предназначена для повышения емкости, снижения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) и тока утечки, усиления термостойкости и снижения себестоимости производства, в то же время с повышением удельной мощности, реализацией быстрой зарядки-разрядки и улучшением характеристик ресурса в элементе для аккумулирования электрической энергии, таком как вторичная батарея, конденсатор с двойным электрическим слоем и гибридный конденсатор. Используются катодная фольга или токоотвод, содержащие: металлическую фольгу; и металлический слой, смешанный слой, содержащий углерод и вещество, составляющее металлический слой, в смешанном состоянии, и углеродный слой, состоящий по существу из углерода, каждый из которых сформирован на металлической фольге. Смешанный слой выполнен имеющим состав, изменяющийся от состояния, содержащего по существу только вещество, составляющее металлический слой, до состояния, содержащего по существу только углерод, по направлению от металлического слоя к углеродному слою. 12 н. и 7 з.п. ф-лы,13 ил.,15 табл.
Наверх