Спосіб виготовлення конденсаторів на подвійному електричному шарі з збалансованими електродами

1. Спосіб виготовлення конденсаторів на подвійному електричному шарі, що включає в себе розміщення двох електродів з вуглецевого матеріалу з поміщеним між ними сепаратором змоченим розчином електроліту відрізняється тим, що еле 39335 ючи, що при заряді конденсатора на подвійному електричному шарі кількість електричного заряду на одному електроді дорівнює кількості заряду на другому електроді, то при різних величинах ефективних іонних радіусів іонів електроліту, один з електродів, а саме електрод, на якому подвійний електричний шар формують іони з меншим іонним радіусом, буде використовуватись з меншою ефективністю. Тобто, якщо маси електродів однакові m 1=m 2, величини зарядів аніонів і катіонів однакові q1=q2, то робоча поверхня електроду, на якому подвійний електричний шар формують іони з меншим ефективним іонним радіусом буде "заповнена" не повністю. Отже, фактично для нормальної роботи конденсатора на подвійному електричному шарі є допустимим зменшення маси одного з електродів, або відповідно зменшення маси електродної суміші, що включає в себе в переважній більшості випадків активний електродний матеріал, струмопровідну добавку та зв'язуючий компонент, а в деяких випадках ще й пороутворювач. Суть пропонованого способу полягає в тому, що для кожного конкретного типу конденсатора на подвійному електричному шарі проводять виміри загальної ємності С 1 і С2 при двох напрямках зарядної напруги і різних співвідношеннях мас електродів. За отриманими результатами будують графік-залежності C1/C2=f(m 1/m 2) де, m 1 - маса меншого електроду, m 2 - більшого електроду, С1 ємність конденсатора при полярності зарядної напруги, коли подвійний шар на меншому електроді формують іони з більшим ефективним іонним радіусом, С2 - ємність конденсатора при полярності зарядної напруги коли подвійний шар на меншому електроді формують іони з меншим ефективним іонним радіусом. З отриманого графіку визначають область оптимального значення m 1/m 2, де зменшення робочої поверхні одного з електродів практично не приводить до зменшення загальної ємності конденсатора на подвійному електричному шарі при зміні полярності зарядної напруги. Такі значення m 1/m 2 є балансом електродних мас для даного типу конденсатора на подвійному електричному шарі. Тобто, в цій області значень m 1/m 2 є допустимим зменшення маси одного з електродів при використанні для обох електродів одного і того ж матеріалу без втрати загальної ємності конденсатора на подвійному електричному шарі, що дає змогу зменшити витрати на виробництво і, як наслідок, покращити комерційні характеристики таких конденсаторів. Приклад конкретного виконання. 1. Активний електродний матеріал - активований вуглецевий сорбент з питомою активною поверхнею, наприклад, 1200...1400 м 2/г по бензолу змішують з струмопровідною добавкою (наприклад, графіт марки KS-15 фірми "LONZA") та зв'язуючим матеріалом (наприклад, тефлонова суспензія ФД-4) в співвідношенні 70±2 : 25±2 : 5±1 (ваг%) відповідно. 2. При використанні стандартної корпусної бази, наприклад, корпусу ґудзикового типу типорозміру 2325, з отриманої суміші (див. п. 1) виготовляють наважки для електродів, наприклад, для більшого електроду наважки по 1 г, а для меншого 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 0,95 (±0,01) г для кожної. 3. Наважки по п. 2 формують в таблетки відповідного діаметру, що визначається типорозміром використаного корпусу. 4. Таблетки-електроди по п. 3 збирають попарно (0,5-1); (0,6-1); (0,7-1); (0,8-1); (0,9-1); (0,95-1) і поміщають кожну пару в окремий корпус, розділивши їх сепаратором (наприклад, папір азбестовий для хімічних джерел струму марки "БАХИТ-80") змоченим в розчин електроліту (наприклад, 30% водний розчин КОН). Примітка: Для порівняння виготовляють також електродну пару з співвідношенням (1-1). 5. Зборки по п. 4 вальцюють стандартним способом. Герметизація та ізоляція струмовиводів забезпечується кільцеподібною прокладкою (наприклад, з поліпропілену). Отримуємо серію конденсаторів на подвійному електричному шарі із співвідношенням мас електродів m 1/m 2 - (1:2,00); (1:1,67); (1:1,43); (1:1,25); (1:1,11); (1:1,05) де, m 1 маса меншого електроду, а m 2 - більшого електроду. 6. На діючих зразках конденсаторів на подвійному електричному шарі (п. 5) проводять виміри їх загальних ємностей С 1 і С2 при двох напрямках прикладеної зарядної напруги, тобто, при величині зарядної напруги ±U н. Результати заносять в таблицю. 7. По результатах п. 6 будують графік залежності C1/C2=f(m 1/m 2). 8. Із графіка (фігура) по п. 7 визначають область m 1/m 2, де С 1/С2 задовольняє границі похибки ємностей для даного типу конденсаторів на подвійному електричному шарі. Для даного типу конденсаторів на подвійному електричному шарі зменшення маси одного з електродів на 12...15% практично не приводить до втрати ємності конденсатора на подвійному електричному шарі при зміні полярності зарядної напруги. Тобто, якщо по класифікації для даного типу конденсаторів на подвійному електричному шарі Сроб.= Сном.±5%, то зменшення маси одного з електродів на 14...15% не приводить до виходу С роб. за встановлені границі. Тобто, при економії електродного матеріалу на кожному конденсаторі на подвійному електричному шарі 14... 15%, не спричиняє втрат по ємності, а це приводить до покращення його питомих вагови х та об'ємних параметрів та до зниження собівартості і покращення комерційних характеристик. Примітка: При використанні іншої корпусної бази наважки по п. 2 можуть бути іншими при збереженні співвідношення m 1/m 2 переважно в границях від (1:1,05) до (1:2), причому ряд співвідношень m 1/m 2 може бути більш деталізований. Джерела інформації 1. Japan Patent (JP61203614) Date of Patent Sept. 9,1986 Eletctric Double - Layer Capacitor. (Fujiwara Makoto, Yoneda Hajime, Okamoto Masashi). 2. А.с. (СССР) 1736287. Накопительный конденсатор и способ его изготовления (Григорчак И.И., Козьмик И.Д., Клевцов В.Н., Кондратюк П.П., Ковалюк З.Д., Сергеев В.П., Криган Э.Г., Бахматюк Б.П., Голубева Н.Р.) 3. United States Patent (US05351164A) Patent Number 5,351,164. Date of Patent Sep. 27, 1994. Electrolytic double layer capacitor. (Grigortchak I.I., 2 39335 Tovstjuk K.D., Kovalyuk Z.D., Kozmik I.D. Bahmatyuk B.P.) p. 1-12. 4. B.E. Conway, J. Electrochem.Soc., vol. 138 (# 6), p. 1539 (Jun. 1991). 5. Farahamndi, et al.; "A Comparison of Electrochemical Capacitors Using Organic and Aqueous Electrolytic Solutions for Electric Vehicle Applications", Third International Seminar on Double Layer Capacitors and Similar Energy Storage Devices, Deerfield Beach, Florida, (Dec. 6-8, 1993). Таблиця m1/m2 (відн. од.) С1/С2 (відн. од.) 1,00 1,00 0,95 1,00 0,90 0,999 0,80 0,975 0,70 0,955 0,60 0,91 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 0,50 0,85