Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора



Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора
Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора
Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора
Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора
Способ изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического конденсатора

 


Владельцы патента RU 2611722:

Кильганова Екатерина Алексеевна (RU)
Степанов Алексей Борисович (RU)
Самитин Виктор Васильевич (RU)
Варакин Игорь Николаевич
RU (RU)

Изобретение относится к области электротехники, точнее к электрохимическим конденсаторам, а именно к гибридным или асимметричным конденсаторам с щелочным электролитом, и может быть использовано для изготовления неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода данного конденсатора. Предлагаемый способ включает изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала, преимущественно гидроксида никеля, и заполнение пористого токового коллектора активным материалом. Согласно изобретению изготовление пористого токового коллектора электрода, синтез активного материала, преимущественно гидроксида никеля, и заполнение пористого токового коллектора активным материалом осуществляют одновременно путем электрохимической катодной обработки основы электрода, состоящей по существу из железа, в водном растворе, содержащем, по крайней мере, ионы никеля и нитрат-ионы. Электрод, изготовленный предлагаемым способом, существенно дешевле аналогов, а также обеспечивает повышение перенапряжения выделения кислорода и увеличение выхода по току при зарядке электрода в составе конденсатора, что является техническим результатом изобретения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к области электротехники, точнее к электрохимическим конденсаторам, а именно к гибридным или асимметричным конденсаторам.

Изобретение может быть использовано для изготовления неполяризуемого электрода для электрохимического гибридного конденсатора с щелочным электролитом.

Поляризуемый электрод такого типа электрохимических конденсаторов выполнен из активированного углеродного материала. Другой электрод (неполяризуемый) в качестве активного материала содержит гидроксид никеля. Применение неполяризуемого электрода позволяет значительно повысить удельную энергию конденсатора по сравнению с симметричным электрохимическим конденсатором (где оба электрода поляризуемые, изготовленные из активированного углерода) с водным электролитом и достичь характеристик электрохимического конденсатора с органическим электролитом.

Электрохимические конденсаторы с неполяризуемым гидроксидноникелевым электродом могут использоваться для стартерного запуска двигателя внутреннего сгорания, в составе транспорта с гибридным приводом, на электротранспорте, в системах качественной энергии и бесперебойного питания, а также для других применений. Гидроксидноникелевые электроды, применяемые в электрохимических конденсаторах, должны обладать способностью заряжаться и разряжаться высокими плотностями тока, иметь практически неограниченный ресурс и срок службы.

В электрохимических конденсаторах обычно используют оптимизированные гидроксидноникелевые электроды известных конструкций, применяющихся в щелочных аккумуляторах, либо создают новые электродные конструкции.

Известно применение в электрохимическом конденсаторе гидроксидноникелевого электрода прессованной конструкции [Tenth International Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices. December, 2001, Deerfield Beach, Florida]. Гидроксидноникелевый электрод изготавливают путем напрессовки на токовый коллектор активного материала с большим содержанием (16-23 мас.%) электропроводной добавки из углеграфитовых материалов [Химические источники тока: Справочник. / Под редакцией Н.В. Коровина и A.M. Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003, с. 379]. Прессованные электроды имеют меньшую, по сравнению с другими конструкциями гидроксидноникелевого электрода, стоимость. Однако при высоких анодных потенциалах гидроксидноникелевого электрода (в процессе работы конденсатора) происходит постепенное окисление электропроводной добавки, что приводит к потере емкостных и мощностных характеристик электрода и, как следствие, к ограничению ресурса конденсатора с этим электродом.

Известно применение оптимизированного по активному материалу пеноникелевого гидроксидноникелевого электрода для электрохимического конденсатора с мезопористым (нанопористым) гидроксидом никеля, полученным методом трафаретного синтеза, заключающегося в химическом осаждении гидроксида никеля из водной среды гомогенного самоорганизующегося жидкокристаллического трафарета (liquid crystal template - LCT), после удаления которого получается пористая структура, содержащая каналы однородного диаметра, расположенные в гексагональной решетке [Заявка WO 2007/091076 A1. F. Coowar. An electrode for an electrochemical cell comprising mesoporous nickel hydroxide.]. Электрод получали пастированием пеноникелевого коллектора с добавлением в активный материал 22 мас.% ацетиленовой сажи. Наноархитектура гидроксида никеля обеспечивает очень хороший электронный контакт и контакт с электролитом, поэтому данный электрод обладает выдающимися мощностными характеристиками, но, как и все гидроксидноникелевые электроды, содержащие в активном материале большое количество окисляющейся углеграфитовой добавки, имеет ограничение по ресурсу.

Известно применение в электрохимическом конденсаторе оптимизированного гидроксидноникелевого электрода спеченной конструкции [WO 97/07518 по кл. H01G 9/00, 9/22]. Известный способ изготовления гидроксидноникелевого электрода электрохимического конденсатора спеченной конструкции включает: нанесение на металлическую ленту смеси порошка карбонильного никеля с порообразователем, термическую обработку в атмосфере водорода при температуре 800-960°C, заполнение спеченной никелевой губки активным материалом посредством поочередной ее пропитки в солях никеля и щелочи [Химические источники тока: Справочник. / Под редакцией Н.В. Коровина и A.M. Скундина. - М.: Издательство МЭИ, 2003, с. 378]. Для применения в электрохимическом конденсаторе электрод оптимизируют по толщине и закладываемой емкости посредством сокращения циклов пропитки пористой спеченной основы, использующейся для аккумуляторных электродов, при этом получают мощные электроды толщиной 300-400 мкм и емкостью 0,2-0,25 А⋅ч/см3. Электрод данной конструкции полностью удовлетворяет требованиям по мощностным и ресурсным характеристикам, но способ производств электродов данной конструкции довольно энерго- и материалозатратен и потому дорог.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности является способ изготовления неполяризуемого электрода электрохимического конденсатора, включающий изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала и заполнение пористого токового коллектора активным материалом, преимущественно гидроксидом никеля [RU №2254641 по кл. H01M 4/52, H01G 9/058]. По известному способу изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала и заполнение пористого токового коллектора активным материалом осуществляется одновременно путем попеременной анодной и катодной электрохимической обработки основы, состоящей по существу из никеля, в водном растворе, содержащем хлорид-ионы. По данному способу получают тонкий электрод толщиной 100-200 мкм и емкостью до 0,15 А⋅ч/см3. Гидроксидноникелевый электрод, изготовленный по данному способу, имеет меньшую стоимость по сравнению со спеченным электродом, но из-за применения никелевой основы остается значительно дороже электрода прессованной конструкции. Кроме того, небольшая величина удельной емкости ограничивает применение этого электрода даже в конденсаторах.

Изобретение направлено на решение задачи повышения емкости и снижения стоимости неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода электрохимического гибридного конденсатора.

Технический результат изобретения, а именно повышение емкости и снижение стоимости неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода, достигается тем, что согласно заявляемому способу изготовление пористого токового коллектора электрода, синтез активного материала, преимущественно гидроксида никеля, и заполнение пористого токового коллектора активным материалом осуществляют одновременно путем электрохимической катодной обработки основы электрода, состоящей по существу из железа, в водном растворе, содержащем, по крайней мере, ионы никеля и нитрат-ионы.

Для получения электродов по новому способу можно использовать дешевую ленту из стали в отличие от прототипа, где возможно применять только дорогостоящую никелевую ленту.

При катодной электрохимической обработке электродной основы в водных растворах солей никеля присутствующие в электролите нитрат-ионы восстанавливаются на катоде с образованием гидроксид-ионов, что приводит к защелачиванию прикатодного слоя и осаждению на основу гидроксида никеля. Согласно изобретению при проведении катодной обработки основы при плотности тока от 0,03 до 0,1 А/см2 в растворах с концентрациями ионов никеля и нитрат-ионов 0,2-2 и 0,01-0,3 г-ион/л соответственно удается добиться одновременного осаждения на основу гидроксида никеля и металлического никеля.

Металлический никель осаждается на основу в виде каркаса, который служит дополнительным токосъемом для активного материала электрода и вместе с основой образует по существу проводящий коллектор гидроксидноникелевого электрода. На фиг. 1 показан образец гидроксидноникелевого электрода с активным материалом, на фиг. 2 показан этот же образец после его обработки в кипящем растворе, содержащем сульфат аммония, аммиак, винную кислоту с концентрациями 0,7 моль/л, 6 моль/л, 0,07 моль/л соответственно, который избирательно растворяет только гидроксид никеля, при этом никелевый каркас остается целым. Образующийся металлический каркас позволяет наращивать слой активного материала на коллекторе толщиной порядка 50-100 мкм с каждой стороны и тем самым значительно увеличить емкость электрода по сравнению с прототипом, где для увеличения емкости требуется использовать никелевую ленту большей толщины. Изменяя состав электролита и плотность тока катодной электрохимической обработки, можно получать электроды с различным соотношением металлического и окисленного никеля, по сути, электроды с задаваемыми емкостными и мощностными характеристиками, для использования в составе конденсаторов для различных областей применения.

При проведении катодной электрохимической обработки в растворах с концентрацией нитрат-ионов менее 0,01 г-ион/л на основе происходит только разряд ионов никеля и осаждение металлического никеля, при концентрации нитрат-ионов более 0,3 г-ион/л происходит только восстановление нитрат-ионов и осаждение гидроксида никеля на основу. В последнем случае наблюдается практически полное осыпание слоя активного материала с основы. При проведении катодной электрохимической обработки при плотности тока менее 0,03 А/см2 наблюдается осаждение только гидроксида никеля, проведение электрохимической катодной обработки при плотности тока более 0,1 А/см2 сопровождается значительным повышением катодной поляризации и выделением водорода, что приводит к снижению выхода по току. Катодную обработку предпочтительно проводят в растворах с концентрацией ионов никеля 0,2-2 г-ион/л при температуре 15-60°C, что обеспечивает достаточную скорость процесса.

По данному способу можно получать электроды с модифицирующими добавками, вводя добавки в раствор для осаждения активного материала. Добавки равномерно распределяются в активном материале, поскольку они вводятся в активный материал одновременно с его синтезом и нанесением на основу. Согласно изобретению электроды с модифицирующими добавками (гидроксиды щелочноземельных и/или редкоземельных металлов, и/или цинка, и/или кобальта, и/или марганца, и/или алюминия, и/или их смеси) получают при катодной обработке основы в присутствии ионов щелочноземельных и редкоземельных металлов, и/или цинка, и/или кобальта, и/или марганца, и/или алюминия, и/или смеси перечисленных ионов суммарной концентрации 0,001-0,2 г-ион/л и последующей обработке в водном растворе щелочи.

Согласно предлагаемому изобретению поверхность основы электрода перед катодной обработкой предпочтительно подвергнуть механической и/или электрохимической обработке для получения пористости основы 5-50%. Пористая основа обеспечивает хорошее сцепление активного слоя с основой электрода, а также создает дополнительный объем для активного материала, т.е. увеличивает емкость электрода. При пористости основы менее 5% активный слой плохо сцеплен с основой, возможно его осыпание при эксплуатации электрода, при пористости выше 50% сама основа теряет механическую прочность и электропроводность. Механическую обработку основы проводят известными методами, такими как пескоструйная обработка, обработка металлическими щетками и т.д.

Оптимальную пористость основы (20-50%) предпочтительно получать анодной электрохимической обработкой. Основу анодно обрабатывают в растворах солей железа, близких к нейтральным (pH 3-6), в присутствии хлорид-ионов с концентрацией 0,02-1,5 г-ион/л, при этом толщина основы практически не изменяется, травление идет не по поверхности, а в глубину анода. Основа имеет регулярную пористую структуру (фиг. 3) с диаметром пор 50-150 мкм, причем размер пор уменьшается с увеличением плотности тока анодной электрохимической обработки. При концентрации хлорид-ионов менее 0,02 г-ион/л травление незначительно, на поверхности основы возникают отдельные очаги травления. При концентрации хлорид-ионов более 1,5 г-ион/л происходит равномерное травление по поверхности и глубине основы, в результате чего получается гладкая поверхность. Анодную электрохимическую обработку проводят при плотности тока от 0,04 до 0,2 А/см2, при плотности тока более 0,2 А/см2 травление прекращается, при плотности тока менее 0,04 А/см2 значительно снижается скорость процесса.

Согласно изобретению основа электрода перед катодной обработкой может быть покрыта никелем. Никелевое покрытие повышает перенапряжение выделения кислорода, что приводит к увеличению выхода по току при заряде гидроксидноникелевого электрода в составе конденсатора. Целесообразно, чтобы толщина никелевого покрытия составляла не более 1 мкм с каждой стороны основы. Увеличение толщины никелевого слоя приводит к удорожанию электрода.

Изобретение отличается возможностью получения гидроксидноникелевого электрода в виде ленты, изготовление которой предпочтительно проводить путем непрерывного технологического процесса на автоматизированной линии. Изготовление гидроксидноникелевого электрода в виде ленты на линии значительно повышает производительность и снижает трудозатраты его производства, что в конечном итоге снижает стоимость самого электрода. Непрерывный процесс изготовления гидроксидноникелевой электродной ленты реализуют следующим образом. Рулон ленты устанавливают на отдающее устройство с вертикальной осью размотки, ленту непрерывно транспортируют по операционным отсекам с помощью лентопротяжного механизма с постоянной скоростью горизонтально (лента заходит в отсеки через уплотнительные пазы вертикально по ширине), последовательно обрабатывают в каждом отсеке и наматывают на принимающую катушку. Оборудование линии и последовательные операции данного процесса даны в таблице.

В отсеках травления и осаждения активного материала предусмотрено экранирование части ленты шириной 3-33 мм под токоотвод. Линию можно компоновать новыми операционными отсеками (или убирать ненужные) в зависимости от требований технологического процесса, например добавить ванну обезжиривания для очистки стальной ленты от смазки или загрязнений.

По данному способу можно получить гидроксидноникелевые электроды толщиной 300-400 мкм, емкостью 0,2-0,25 А⋅ч/см3 с высокими мощностными и ресурсными характеристиками и невысокой стоимостью, т.е. электроды с оптимальными параметрами для применения в гибридном электрохимическом конденсаторе.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами.

Пример 1. Гидроксидноникелевые электроды получали из заготовок стальной ленты размером 70×105 мм и толщиной 200 мкм. Заготовки химически обезжиривали, затем подвергали электрохимической анодной обработке при плотности тока 0,07 А/см2 в растворе состава: сульфат железа, хлорид натрия с концентрациями 0,5 г-ион/л. Травленые основы промывали водой и подвергали электрохимической катодной обработке при плотности тока 0,04 А/см2 в растворе, содержащем ионы никеля и нитрат-ионы с концентрациями 0,5 и 0,1 г-ион/л соответственно, сушили, обрабатывали в щелочи, промывали конденсатом, сушили. Время каждой из операций составляло около 20 минут. Полученные электроды имели толщину 310 мкм и емкость 0,16 А⋅ч/см3.

Пример 2. В отличие от примера 1 основу после анодной обработки никелировали, а электрохимическую катодную обработку проводили в присутствии хлорида кобальта с концентрацией 0,05 моль/л. Получили электроды емкостью 0,18 А⋅ч/см3 и толщиной 320 мкм.

Пример 3. В отличие от примера 1 и 2 процесс проводили на автоматизированной линии. Стальную лента шириной 200 мм перематывали со скоростью 18 м/ч и последовательно обрабатывали в операционных отсеках линии: ванне электрохимического травления (обработка ленты при плотности тока 0,1 А/см2 в растворе состава: сульфат железа, хлорид натрия с концентрациями 0,5 моль/л), секции холодной струйной промывки, ванне электрохимического никелирования (обработка ленты при плотности тока 0,02 А/см2 в растворе соли никеля), ванне электрохимического осаждения активного материала (обработка ленты при плотности тока 0,06 А/см2 в растворе, содержащем ионы никеля и нитрат ионы с концентрациями 0,6 и 0,1 г-ион/л соответственно), секции теплой сушки, ванне обработки щелочью, ванне теплой промывки, секции теплой сушки. Из полученной электродной ленты вырубали электроды с габаритами рабочей части 70×135 мм и токоотводом 30×30 мм. Электроды имели толщину 320 мкм и емкость 0,17 А⋅ч/см3.

Из полученных электродов собирали электрохимические конденсаторы следующей конструкции: 22 неполяризуемых гидроксидноникелевых электрода, обернутых в два слоя сепаратора из нетканого полипропилена толщиной 90 мкм, и 23 поляризуемых электрода (металлический коллектор толщиной 50 мкм с 300 мкм углеродной активированной тканью с каждой стороны коллектора). Электролитом служил раствор гидроксида калия с добавкой гидроксида лития с концентрациями 6 моль/л и 0,6 моль/л соответственно.

Закладываемая емкость неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода в конденсаторе составила 11,3 А⋅ч, что почти в два раза больше, чем для электрохимического конденсатора таких же габаритных размеров с неполяризуемыми электродами, изготовленными по способу прототипа (5,95 А⋅ч, конденсатор с 35 гидроксидноникелевыми электродами емкостью 0,15 А⋅ч/см3 и толщиной 120 мкм). С увеличением закладываемой емкости снижается глубина циклирования неполяризуемого гидроксидноникелевого электрода в конденсаторе, что приводит к увеличению ресурса конденсатора и более стабильной работе конденсатора в составе модуля.

Были проведены ускоренные ресурсные испытания при температуре 35°C сборки из четырех конденсаторов в режиме: заряд постоянным током 150 A до напряжения 1,5 B; пауза 20 с; разряд постоянным током 150 А до напряжения 0,8 В; пауза 20 с.

Во время испытаний в течение 200000 циклов электрические характеристики конденсаторов практически не изменялись. Разбалансировки по напряжению конденсаторов в сборках при циклировании не наблюдалось.

Возможности реализации данного изобретения не исчерпываются приведенными примерами. Для изготовления гидроксидноникелевого электрода могут быть использованы традиционные гальванические операции (обезжиривания, декапирования и т.д.), рецептуры используемых электролитов также могут содержать обычные в практике добавки регулирования pH, управления величиной перенапряжения, электропроводности раствора с целью изменения морфологии осадков, изменения скорости процесса и других целей.

По предлагаемому способу можно получить гидроксидноникелевые электроды, которые по своим емкостным и мощностным характеристикам вполне пригодны для их использования в щелочных аккумуляторах (никель-кадмиевых, никель-металлогидридных, никель-цинковых, никель-железных, никель-водородных).

1. Способ изготовления неполяризуемого электрода электрохимического конденсатора, включающий одновременное изготовление пористого токового коллектора, синтез активного материала, преимущественно гидроксида никеля, и заполнение пористого токового коллектора активным материалом путем электрохимической обработки основы, отличающийся тем, что основу электрода обрабатывают катодно в водном растворе в присутствии ионов никеля и нитрат-ионов с концентрациями 0,2-2 и 0,01-0,3 г-ион/л соответственно при плотности тока от 0,03 до 0,1 А/см2 и температуре 15-50°С, причем основа электрода выполнена из стальной ленты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основу электрода катодно обрабатывают в присутствии ионов щелочноземельных и/или редкоземельных металлов, и/или цинка, и/или кобальта, и/или марганца, и/или алюминия, и/или смеси перечисленных ионов суммарной концентрацией 0,001-0,2 г-ион/л.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность основы электрода перед катодной обработкой подвергают механической и/или электрохимической обработке до достижения пористости 5-50%.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что основу анодно обрабатывают при плотности тока 0,04-0,2 А/см2 в водном растворе в присутствии хлорид-ионов с концентрацией 0,02-1,5 г-ион/л и температуре 25-50°С.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что основу электрода перед катодной обработкой покрывают никелем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при изготовлении сухозаряженных цинковых электродов для резервных щелочных источников тока.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям двойнослойных конденсаторов - суперконденсаторов.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям на основе двухслойных конденсаторов - суперконденсаторов.

Объектом настоящего изобретения является, в частности, проводящий электрод для системы (1) накопления электрической энергии с водным раствором электролита, где указанный электрод содержит металлический коллектор тока (3) и активное вещество (7), причем указанный металлический коллектор тока (3) содержит защитный проводящий слой (5), расположенный между указанным металлическим коллектором тока (3) и указанным активным веществом (7), отличающийся тем, что указанный защитный проводящий слой (5) содержит: от 30 до 85 мас.% в расчете на сухое вещество сополимерной матрицы, от 70 до 15 мас.% в расчете на сухое вещество проводящего наполнителя в дополнение к массовому количеству (в расчете на сухое вещество) сополимера, так чтобы в сумме получалось 100%.

Изобретение относится к области микро- и наноэлектроники и может найти применение в приборостроении, энергетике, электронике, в приборах мобильной связи в качестве слаботочного источника питания.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для автономного обеспечения электроэнергией как отдельных приборов, механизмов и машин, так и крупных жилых и производственных объектов.

Изобретение относится к области твердотельной микро- и наноэлектроники, а именно к суперконденсаторам с неорганическим твердым электролитом, которые могут быть использованы в различных приборах мобильной связи, гибридных устройствах, таких как источник питания, благодаря накопленному в них электрическому заряду.

Изобретение относится к способу получения гибридного суперконденсатора, включающему по меньшей мере один этап сборки отрицательного электрода на основе по меньшей мере одного непористого углеродного материала и положительного электрода на основе по меньшей мере одного пористого углеродного материала, причем указанные электроды отделены друг от друга сепаратором, пропитанным жидким электролитом, содержащим по меньшей мере одну соль лития, растворенную в по меньшей мере одном растворителе, затем по меньшей мере один первый этап зарядки, причем указанный способ отличается тем, что: a) концентрация ионов лития в жидком электролите перед первым этапом зарядки больше или равна 1,6 моль/л, b) соль лития в жидком электролите содержит по меньшей мере 50 мас.% соли, выбранной из LiTFSI и ее производных; c) растворитель жидкого электролита содержит по меньшей мере 80 об.% растворителя, выбранного из циклических алкилкарбонатов, ациклических алкилкарбонатов, лактонов, сложных эфиров, оксаланов и их смесей; при условии, что указанный растворитель содержит по меньшей мере 20 об.% этиленкарбоната; d) пористый углеродный материал положительного электрода выбран из материалов, у которых средний размер пор больше 0,7 нм и удельная поверхность которых больше 700 м2/г; e) непористый углеродный материал отрицательного электрода выбран из материалов, способных внедрять ионы лития и имеющих удельную поверхность, меньшую или равную 150 м2/г; f) после этапа сборки зарядку указанного суперконденсатора реализуют в несколько последовательных этапов зарядки до максимального напряжения (Umax), составляющего между 4 и 5 вольтами, и при плотности тока в интервале от 10 мА/г до 400 мА/г; причем каждый этап зарядки отделен от следующего этапа зарядки промежуточным этапом саморазрядки или разрядки при плотности тока меньше 5 мА/г.

Изобретение относится к области электротехники и микроэлектроники, а именно к устройствам для хранения энергии, в которых выполнены пористые электроды для электрохимических конденсаторов с сильно развитой пористой поверхностью, сформированной с использованием нанотехнологий.

Изобретение относится к литий-углеродному электрохимический конденсатору и способу его изготовления. Внутри термостатируемого объема конденсатора расположен положительный электрод, выполненный из углеродного наноматериала с высокой удельной поверхностью, выполненный из смеси высокопористого активированного угля с углеродными наночешуйками и углеродными нанотрубками, к которым добавлены оксидные соединения лития, отрицательный электрод, выполненный из литий-углеродного нанокомпозита, в виде мелкодисперсного графита с добавлением или без добавления наночастиц металлического лития.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу повышения удельной энергии устройства накопления энергии, например, суперконденсатора. Способ включает увеличение емкости устройства накопления энергии нанесением материала в пористой структуре устройства накопления энергии с помощью процесса атомно-слоевого осаждения, предназначенного для увеличения расстояния, на которое проникает электролит внутри каналов пористой структуры, или размещением диэлектрического материала в пористой структуре.

Изобретение относится к производству конденсатора с двойным электрическим слоем. Техническим результатом изобретения является создание конденсатора с двойным электрическим слоем с низким эквивалентным последовательным сопротивлением на номинальное напряжение 2,5 В с диапазоном рабочих температур от минус 55 до 65°С, в том числе работающих при пиковых токовых нагрузках с отсутствием снижения рабочего напряжения при пониженных температурах. Согласно изобретению в состав рабочего электролита входят: ионогены 12-47 мас.%, смесь органических растворителей, где основной растворитель ацетонитрил занимает 30-78 мас.%, а сорастворитель из числа нитрилов, или циклических карбонатов, или лактонов, или эфиров, или циклических эфиров 5-35 мас.%, при этом электролит дополнительно содержит газопоглощающую добавку 0,1-5 мас.%. Способ приготовления рабочего электролита включает растворение ионогена в одном из растворителей при комнатной температуре при скорости перемешивания 60 об/мин, добавление основного растворителя с перемешиванием раствора в течение 12-48 часов, после чего растворитель с растворенным ионогеном подвергают осушению молекулярным ситом при непрерывном перемешивании, и затем после добавления газопоглощающей добавки смесь подвергают нагреву до 50°С. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 табл.

Группа изобретений относится к электрической тяговой системе транспортного средства с питанием от собственных источников энергоснабжения. Подсистема аккумулирования энергии содержит металлический корпус, систему аккумулирования электроэнергии и электрические защитные устройства. Система аккумулирования энергии механически закреплена внутри металлического корпуса и включает суперконденсаторные модули с несколькими суперконденсаторами. Суперконденсаторы соединены электрически последовательно один с другим и расположены внутри металлической оболочки. Электрическое защитное устройство выполнено с возможностью размыкания электрической цепи так, чтобы с электрическим заземлением соединялся металлический корпус или суперконденсаторный модуль. Система аккумулирования энергии содержит подсистему аккумулирования энергии. Рельсовое транспортное средство содержит систему аккумулирования. Технический результат заключается в повышении защиты суперконденсаторных модулей при дефекте внутренней изоляции. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технологии приготовления наноструктурированных композитов на основе высокопористых углеродных матриц, наполненных наночастицами золота. Способ получения золото-углеродного наноструктурированного композита включает подготовку высокопористой углеродной матрицы путем обработки углеродного материала раствором щелочи, восстановление в порах полученной матрицы наноразмерных частиц золота путем пропитки навески матрицы водным раствором прекурсора HAuCl4 с последующими нагревом, промывкой и сушкой. При подготовке углеродной матрицы обработку углеродного материала проводят насыщенным раствором щелочи в массовом соотношении щелочь:углеродный материал, равном (2,5÷4):1, пропитку полученной высокопористой углеродной матрицы проводят раствором прекурсора HAuCl4 с концентрацией 4,1⋅10-3÷1,07⋅10-1 моль/л. Изобретение позволяет создать золото-углеродный наноструктурированный композит с высокой удельной поверхностью и малым содержанием золота. 3 ил., 3 табл.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к гельполимерному электролиту, который может быть использован при производстве литиевых первичных и вторичных источников тока, а также в суперконденсаторах. Техническим результатом изобретения является увеличение гомогенности электролита и повышение в нем коэффициента диффузии лития. Кроме того, предложенный гельполимерный электролит обеспечивает повышение удельной электрической проводимости, а также высокую химическую и электрохимическую стабильность. Указанный результат достигается за счет использования в качестве полимерной матрицы аморфного перфторполиэфира. 1 табл.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к твердотельным электрохимическим источникам тока, например аккумуляторным батареям и батареям двухслойных конденсаторов - суперконденсаторов. Электрохимическое устройство содержит сборный пакет единичных электрохимических элементов в ламинирующем корпусе. Каждый электрохимический элемент выполнен в виде двух электродов и двух сепараторов, свернутых в плоский рулон с концевыми катодным и анодным токоотводами на противоположных сторонах рулона. Концевые токоотводы смежных электрохимических элементов по первому варианту соединены гибкими проводящими перемычками, а по второму – неразъемно соединены непосредственно между собой. Каждый электрохимический элемент в пакете заключен в герметичную камеру. Камеры образованы единым для всех элементов ламинирующим корпусом, сложенным зигзагом. Повышение КПД устройства за счет снижения контактного сопротивления токопроводящих элементов батареи при простоте изготовления сборки электрохимического устройства, является техническим результатом изобретения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх