Спосіб активації додаткової активної поверхні електродного матеріалу суперконденсаторів

Реферат: Спосіб активації додаткової активної внутрішньої поверхні електродного матеріалу суперконденсаторів, суперконденсатор в готовому вигляді піддається обробці імпульсами постійного струму тривалістю 0,020,03 с зі скважністю 0,55 с (переважно 23 с) при напрузі, що перевищує номінальну напругу суперконденсатора в 515 разів (переважно 69 разів), а кількість імпульсів складає 610. UA 107984 U (12) UA 107984 U UA 107984 U 5 10 Корисна модель належить до електротехнічної промисловості, а саме до конденсаторобудування - підрозділ суперконденсатори. Суперконденсатори (СК) - відносно нові пристрої для накопичення електричної енергії. Накопичення електричної енергії в СК відбувається за рахунок заряджання подвійного електричного шару на границі розділу тверде тіло-розчин електроліту [1]. За принципом дії СК не відрізняється від традиційних електростатичних конденсаторів, але за будовою СК має суттєві відмінності. Найпростішою еквівалентною схемою СК з двома ідентичними електродами є послідовне з'єднання двох конденсаторів через опір електроліту [2]. Загальна ємність СК (див. креслення) визначається за формулою: 1 1 1   ; C C1 C 2 C C1  C 2 ; C1  C 2 і при приблизно однакових електродах C1  C2 , тоді, C  15 20 25 30 35 40 45 50 55 C1 ; 2 тобто вимірювана ємність СК в такому випадку є наполовину меншою, ніж ємність кожного електрода окремо. Для отримання високих значень ємності СК як електродного матеріалу використовують високопористі матеріали для збільшення активної внутрішньої поверхні. Цільове створення пористих матеріалів з наперед заданою структурою є перспективним, але при синтезі більшість таких матеріалів схильні до самоорганізації і вплив з боку технолога на ці процеси є надто обмеженим. Тому в отримуваних матеріалах значна частина перколяційних каналів та пор може не приймати участі в накопленні заряду. Загальна внутрішня поверхня пористих матеріалів, визначена традиційними адсорбційними методами завжди значно більша від активної внутрішньої поверхні [3]. Задачею корисної моделі є збільшення величини активної внутрішньої поверхні електродного матеріалу за рахунок «включення в роботу» частини перколяційних каналів та пор, які не приймають участі в накопленні заряду в готовому СК. Поставлена задача вирішується тим, що СК з двома ідентичними електродами піддається обробці імпульсами постійного струму з напругою, вищою за номінальну напругу СК в 5-15 разів, переважно 69 разів. При цьому вступають в дію додаткові перколяційні шляхи і заряджаються пори, які є недоступними при номінальній напрузі СК. Тобто, збільшується активна внутрішня поверхня пористого матеріалу і, як наслідок, збільшується загальна ємність СК. Приклад конкретного виконання 1. З вуглецевого пористого активованого матеріалу, отриманого методом піролізу з органічної сировини рослинного походження, без з в'язучих і електропровідних добавок пресували в електроди - таблетки  19 мм і товщиною  0,95 мм. 2. Таблетки-електроди розміщували в стандартному корпусі ґудзикового типу «2325» (по типажному ряду ANSI), розділивши їх двома шарами сепаратора (папір азбестовий «БАХИТ-48» товщиною 48-52 мкм з азбесту АХО-2 по ТУ 21-22-3-81). 3. Електроди і сепаратор просочували водним розчином електроліту - 6М КОН. 4. Герметизували корпус СК методом завальцювання. 5. Вимірювали ємність СК в режимі постійного струму Iз=Iр=const, при різних величинах струму : 0,002 А; 0,005А; 0,010А. (Із - струм заряду; Ір - струм розряду). Вимірювання проводили на багатоканальній установці «SERIES 2000 BATTERY TEST SYSTEM» фірми Maccor (США). 6. СК після п. 5 піддавали обробці імпульсами постійного струму: тривалість імпульсів 0,020,03 с, скважність - 0,5-5 с, переважно 2-3 с. Кількість імпульсів змінювалась від 1 до 15. (При обробці полярних СК слід дотримуватись відповідної полярності імпульсів). 7. На СК по п. 6 після кожної обробки проводили вимірювання ємності ідентично п. 5. 8. Проводили порівняння величин ємності по п. 5 і п. 7. В результаті встановлено, що ємність СК по п. 7 (тобто після обробки) зростає на 6-11 %, а кількість імпульсів для отримання максимальної ефективності - 6-10. Джерела інформації: 1. Conway, B.E., 1999. Electrochemical supercapacitors // Scientific Fundamentals and Technological Applications. Kluwer Academic, New York. 1 UA 107984 U 5 2. З.Д. Ковалюк, В.М. Боднарашек, I.П. Микитюк, Н.С. Юрценюк, С.П. Юрценюк „Електродний компонент суперконденсаторів - пористий вуглецевий матеріал з органічної сировини рослинного походження"// ФІП, 2011, т. 9, № 2. 3. Т.A. Centeno, F. Stoeckli "The role of textural characteristics and oxygen-containing surface groups in the supercapacitor performances of activated carbons"// Electrochemica Acta 52 (2006) 560-566. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб активації додаткової активної внутрішньої поверхні електродного матеріалу суперконденсаторів, який відрізняється тим, що суперконденсатор в готовому вигляді піддається обробці імпульсами постійного струму тривалістю 0,020,03 с зі скважністю 0,55 с (переважно 23 с) при напрузі, що перевищує номінальну напругу суперконденсатора в 515 разів (переважно 69 разів), а кількість імпульсів складає 610. 15 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2