Спосіб виготовлення конденсатору подвійного електричного шару

1 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару, який включає виготовлення тонких електродів із композитного матеріалу, до складу якого має входити активований вугільний матеріал, електропровідна добавка і зв'язуюче, з'єднання їх з металевим колектором струму, розділення електродів за допомогою тонкого діелектричного сепаратора і просичення одержаної системи апротонним органічним електролітом, який відрізняється тим, що електроди одержують з композитних матеріалів методом фільтрування і/або вальцювання 2 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, який відрізняється тим, що товщина композитних електродів лежить в межах 5 - 200мкм 3 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за пп 1, 2, який відрізняється тим, що вказані електроди виготовлені фільтруванням суспензії, що містить суміш порошку активованого вугілля, волокон активованого вугілля, порошку аеросилу і зв'язуючого 4 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за пп 1 - 3, який відрізняється тим, що композитні електроди виготовлені з використанням суспензії, в якій співвідношення по масі між активованим вугільним матеріалом і зв'язуючим складає від 1 до 15 5 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за пп 1 - 4, який відрізняється тим, що для виготовлення композитних електродів використовується суспензія, в якій співвідношення по масі між порошком активованого вугілля і волокнами активованого вугілля складає від 1 до 10 6 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, який відрізняється тим, що указані електроди виготовлені навальцьовуванням суміші порошків активованого вугілля, алюмінію і аеросилу на алюмінієву фольгу (колектор струму), на яку попередньо нанесено шар зв'язуючого 7 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, 6, який відрізняється тим, що товщина шару зв'язуючого складає 3-50 мкм 8 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, який відрізняється тим, що для виготовлення композитних електродів використовується порошок активованого вугілля з розміром зерен в діапазоні 0,8 - 20мкм 9 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, який відрізняється тим, що для виготовлення композитних електродів матеріал зв'язуючого вибраний з групи сполук ПОЛІВІНІЛОВИЙ спирт, бакеліт, целюлоза і її ПОХІДНІ, фторвмісні полімери епоксидна смола, поліетиленглікольз молекулярною масою більше 1500 10 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за пп 1 - 5, який відрізняється тим, що одна сторона композитного електроду покрита шаром алюмінію товщиною 3 -10Омкм 11 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, який відрізняється тим, що указаний апротонний електроліт містить щонайменше одну сіль, вибрану з групи тетрафтороборатів або гексафторофосфатів тетраалкіламонію, тетракіс(діалкіламшо)фосфонію, N,N'діалкіл-1,4-діаза-біцикло[2 2 2]октандюнію або їх сумішей, розчинених в апротонному полярному розчиннику або суміші таких розчинників, вибраних із ряду нітрилів (ацетонітрил, пропюнітрил, 3метоксипропюнітрил), лактонів (у-бутиролактон, у-валеролактон), карбонатів (пропіленкарбонат, етиленкарбонат), N.N-диметилформамід, 1-метил2-піролідон, диметоксиетан, метилетилкетон, тетрапдрофуран, концентрація указаних солей в електроліті складає 0,5 - 3,0моль/л 12 Спосіб виготовлення конденсатора подвійного електричного шару за п 1, який відрізняється тим, що указаний тонкий шар пористого, проникного для ІОНІВ електроізоляційного матеріалу (сепара О 0 0 о ю ю З 54508 4 тор) вибраний з групи неткана поліетиленова або поліпропіленова плівка товщиною 5 - ЮОмкм Даний винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до розробки конденсаторів подвійного електричного шару(КПЕШ) високої питомої потужності Конденсатори подвійного електричного шару, основані на апротонних органічних електролітах, можуть знайти застосування як імпульсні джерела живлення в пристроях різного призначення, зокрема, для електромобілів чи зварювальних апаратів, в гібридних джерелах живлення і т п Висока ємність та низький внутрішній опір є ключовими параметрами, що забезпечують високу питому потужність КПЕШ Відомо, що питома потужність(Р), яку може забезпечити конденсатор при розряді на зовнішнє навантаження, прямо пропорційна питомій ємності(С) і зворотно пропорційна величині сталої часу х = RC „ U2C Тому для одержання високих величин питомої потужності необхідно знижувати величину сталої часу при одночасному збереженні високих значень ємності, тобто необхідним є значне зниження внутрішнього опору Існує декілька способів зниження внутрішнього опору КПЕШ Зокрема, це введення електропровідних шарів на межі розподілу між електродом і колектором струму, що мають високу адгезію як до матеріалу електроду, так і колектору Це дає змогу покращити контакт між робочими електродами і колектором струму і зменшити внутрішній опір конденсатору Інший радикальний напрямок зниження внутрішнього опору - це зменшення товщини електродів Розроблена нами проста теоретична модель дала змогу передбачити, що високу питому потужність конденсатору можна отримати при використанні тонких пористих вугільних електродів За нашими оцінками оптимальна товщина електродів лежить в межах 10 - 200мкм в залежності від природи вугільних матеріалів Крім того слід мати на увазі, що електроди не повинні бути ламкими, так як звичайно для зниження внутрішнього опору пристрою конденсаторні елементи збирають в батареї, при цьому вони зазнають значного здавлювання В ряді патентів та патентних заявок описано конденсатори подвійного електричного шару, що мають низький внутрішній опір, та способи їх виготовлення В [патентній заявці РСТ WO №99/24995 (МКП6 H01G 9/155, 1999)] описано КПЕШ, що складається з колектору струму, виготовленого з металевої фольги, електродів, виготовлених з активованого вугілля і полімерного зв'язуючого, електропровідного покриття на основі меламіновоі смоли, нанесеного на межу розподілу між електродами і колектором струму, та неводного електроліту Товщина електродів складає 15мкм Електрод виготовлено шляхом нанесення на поверхню колектору струму з електропровідним по криттям електродного матеріалу методом трафаретного друкування Такий конденсатор подвійного шару має низький внутрішній опір і високу питому потужність В [патенті США №5776633 (МКП6 Н01М 4/02, 1998)] описано спосіб одержання електродів для КПЕШ, який включає насичення волокон з активованого вугілля сумішшю порошку активованого вугілля з зв'язуючим Товщина електродних матеріалів, одержаних таким чином, складала 125 250мкм, їх використання в КПЕШ забезпечувало низький внутрішній опір, крім того вони дозволяли формувати тонкі електроди з хорошими механічними властивостями В [патенті США №5142451 (МКП6 H01G 9/00, 1992)] описано КПЕШ, який складається з набору електродних елементів у вигляді тонких пластинок, одержаних спіканням тонкорозмеленого порошку активованого вуплля(розмір зерен біля 20мкм) Для зменшення внутрішнього опору контакт електродів з колектором струму здійснюється через шар електропровідного матеріалу В [патенті США №5277729 (МКП6 С04В 35/00, В29С 67/20, 1994)] пропонується метод виготовлення електродів для КПЕШ у вигляді пластин товщиною 40 - 500мкм, який включає в себе гаряче вальцювання суміші тонкопомеленого порошку активованого вугілля, полімерної смоли та рідкого мастильного матеріалу В [патентній заявці РСТ WO 99/38177 (МКП6 H01G 9/008, 9/04, 1999)] описано метод гарячого пресування, застосований для одержання електроду для КПЕШ, який складається з колекторного електроду, виготовленого з вентильного металу і покритого шаром активованого вугілля КПЕШ з такими електродами має низький внутрішній опір і високу ємність Найбільш близьким до способу виготовлення КПЕШ, що пропонується в даному винаході, є спосіб, описаний в [патенті США №5150283 (МКП6 H01G 9/00, 1992)] В цьому патенті пропонується метод виготовлення КПЕШ, який включає виготовленням тонких електродів із композитного матеріалу, до складу якого входить активований вугільний матеріал, електропровідна добавка і зв'язуюче, з'єднання їх з металевим колектором струму, розділення електродів за допомогою тонкого діелектричного сепаратору і просичення одержаної системи апротонним органічним електролітом, при цьому електроди виготовляють методами намазування, насичення або трафаретного друкування Товщина одержаних таким чином електродів складала 50 - 10Омкм В табл 2 наведені параметри КПЕШ, виготовленого таким чином Не дивлячись на те, що такий КПЕШ має досить низьке значення сталої часу х, значення ємності також є досить низьким, що не достатньо для забезпечення високопотужних параметрів роботи конденсатору в імпульсному режимі Тому в основу даного винаходу поставлено 54508 задачу виготовлення в и со ко потужно го конденсатору подвійного електричного шару шляхом використання тонких, механічно міцних і гнучких електродів, що забезпечує значне зменшення внутрішнього опору при збереженні високих ємносних параметрів Поставлена задача досягається виготовленням тонких електродів із композитного матеріалу, до складу якого входить активований вугільний матеріал, електропровідна добавка і зв'язуюче, тонких електродів із композитного матеріалу, що включає активований вугільний матеріал, електропровідну добавку і зв'язуюче, з'єднання їх з металевим колектором струму, розділення електродів за допомогою тонкого діелектричного сепаратору і просичення одержаної системи апротонним органічним електролітом Згідно з винаходом, спосіб відрізняється тим, що електроди одержують з композитних матеріалів методом фільтрування і/або вальцювання, при цьому композитні електроди мають товщину в межах 5 200мкм, є механічно, ХІМІЧНО І електрохімічно стабільні в апротонних електролітах протягом тривалого часу Виготовлення електродів заданої товщини у ВІДПОВІДНОСТІ з даним винаходом здійснюється або фільтруванням суміші указаних вище компонентів у вигляді суспензії у підходящому розчиннику, або прямим вальцюванням цієї суміші на металічний колектор струму, наприклад, на алюмінієву фольгу, попередньо покритий тонким шаром зв'язуючого Після детального попереднього вивчення різних класів сполук, що використовуються як зв'язуючі, нами були вибрані ПОЛІВІНІЛОВИЙ спирт, бакеліт, целюлоза і и ПОХІДНІ, фторвмісні полімери, поліетиленгліколь з молекулярною масою більше 1500 та епоксидна смола їх вибір був оснований на тому факті, що після термічної обробки при температурах до початку карбонізації вони не втрачають своїх зв'язуючих властивостей і залишаються ХІМІЧНО і електрохімічно стабільними в апротонних електролітах Крім того, вугільні електроди, одержані за методом, що пропонується в даному винаході, не втрачають механічної СТІЙКОСТІ при виготовленні КПЕШ при ВМІСТІ зв'язуючого не більше 20% ваг, в результаті чого КПЕШ з такими електродами демонструє високі значення питомої ємності Для виготовлення електродів у ВІДПОВІДНОСТІ з даним винаходом було вибрано кісточкове активоване вугілля, а також вугільні матеріали скелетонного типу, одержані методом хлорування карбідів титану, кремнію, молібдену або бору Ці вугільні матеріали мають високорозвинуту поверхню з високим вмістом пор розміром 0,7 - 2,0нм, що забезпечує доступ ІОНІВ апротонного органічного електроліту в пори і формування в них подвійного електричного шару Розмір зерен, що є оптимальним для одержання електродів у ВІДПОВІДНОСТІ з даним винаходом, складає 0,8 - 20мкм Оптимальний розмір зерен порошку активованого вугілля визначається умовами одержання композитів, а саме порошок з розміром зерен менше вказаного вище непридатний для одержання композитних електродів методами, що пропонуються в даному винаході, при застосуванні порошку з більшим розміром зерен погіршується механічна СТІЙКІСТЬ КОМПОЗИТНИХ електродів Крім того, даний винахід включає використання електролітів на основі тетрафтороборатів або гексафторофосфатів тетраалкіламонію, тетракіс(діалкіламшо)фосфонію, г\І,І\Г-діалкіл-1,4діазабіцикло[2 2 2]октандюнію або їх сумішей, розчинених в апротонному полярному розчиннику або суміші таких розчинників, вибраних із ряду нітрил ів(ацетонітрил, пропюнітрил, 3метоксипропюнітрил), лактонів(у-бутиролактон, у-валеролактон), карбонатів(пропіленкарбонат, етиленкарбонат), N.N-диметилформамід, 1метил-2-піролідон, диметоксиетан, метилетилкетон, тетрапдрофуран Такі електроліти є ХІМІЧНО І електрохімічно стабільні і зберігають свої експлуатаційні параметри в широкому температурному інтервалі Для того, щоб запобігти зниженню концентрації солі між електродами при заряді конденсатору до робочої напруги і знизити внутрішній опір КПЕШ, концентрація юногенної складової електроліту у ВІДПОВІДНОСТІ з даним винаходом складає 0,5 - 3,0моль/л Так як товщина і пористість сепаратору мають великий вплив на величину внутрішнього опору КПЕШ, при виготовленні КПЕШ у ВІДПОВІДНОСТІ з метою даного винаходу було використано пористий сепаратор, товщина якого складала 5 ЮОмкм Сепаратор виготовлено з нетканого поліпропілену чи плівки пористого поліпропілену або поліетилену товщиною ЗО - ЮОмкм Для зменшення внутрішнього опору КПЕШ у ВІДПОВІДНОСТІ з даним винаходом на одну поверхню композитних електродів наноситься шар алюмінію товщиною 3 - ЮОмкм Контакт композитних електродів з колектором струму - алюмінієвою фольгою здійснюється простим прижимом аботочечним зварюванням У ВІДПОВІДНОСТІ з метою даного винаходу пропонується простий і відносно дешевий спосіб виготовлення КПЕШ Короткий опис фігур креслення На фігурі креслення 1 показана крива заряду - розряду струмом 0.025А макету конденсатору подвійного електричного шару, описаного в прикладі 12(електродні матеріали виготовлені як описано в прикладі 2) На фігурі креслення 2 показана крива заряду - розряду струмом 0.008А макету конденсатору подвійного електричного шару, описаного в прикладі 13(електродні матеріали одержані як описано в прикладі 10) На фігурі креслення 3 показана крива заряду - розряду струмом 1,0А конденсатору подвійного електричного шару, виготовленого як описано в прикладі 14 Даний винахід можна проілюструвати наведеними нижче нелімітуючими прикладами Приклади реалізації винаходу Приклад 1 Суспензію для фільтрування готували, додаючи до 5мл водного розчину, що містив 0,022г ПОЛІВІНИЛОВОГО спирту, 0,112г порошку кісточкового активованого вугілля з розміром зерен не 54508 більше 20мкм та 0,048г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(виробництво НПВ "Хімволокно", М СВЄТЛОгорськ, Білорусь) Суспензію перемішували протягом ЗО хвилин, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 150°С протягом 3 годин Товщина одержаного електродного матеріалу складала ІЗОмкм Після нанесення газо-термічним напиленням шару алюмінію товщиною ЮОмкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ від фільтрувального паперу Приклад 2 Суспензію для фільтруваня готували, додаючи до 5мл водного розчину, що містив 0,027г поЛІВІНИЛОВОГО спирту, 0,075г порошку активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду титану, з розміром зерен 1,3 - Змкм та 0,032г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(див приклад 1) Суспензію перемішували протягом 45хвилин, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 150°С протягом 3 годин Товщина одержаного електродного матеріалу складала ЮОмкм Після нанесення газо-термічним напиленням шару алюмінію товщиною 50мкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ ВІД фільтрувального паперу Приклад З Суспензію для фільтрування готували, додаючи до 5мл водного розчину, що містив 0,020г ПОЛІВІНИЛОВОГО спирту, 0,007г аеросилу-300, 0,075г порошку активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду титану, з розміром зерен 1,3 - Змкм та 0,032г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(див приклад 1) Суспензію перемішували протягом 1год, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 150°С протягом З годин Товщина одержаного електродного матеріалу складала 120мкм Після нанесення газотермічним напиленням шару алюмінію товщиною 80мкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ ВІД фільтрувального паперу Приклад 4 Суспензію для фільтрування готували, додаючи до 5мл водного розчину, що містив 0,010г ПОЛІВІНИЛОВОГО спирту, 0,075г порошку активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду бору, з розміром зерен Змкм та 0,032г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(див приклад 1) Суспензію перемішували протягом 1год, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 170°С протягом 3 годин Товщина одержаного електродного матеріалу складала ЮОмкм Після нанесення газо-термічним напиленням шару алюмінію товщиною бОмкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ від фільтрувального паперу Приклад 5 Суспензію для фільтрування готували, додаючи до 5мл спиртового розчину, що містив 0,012г бакелітового лаку, 0,075г порошку активо 8 ваного вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду титану, з розміром зерен 1,3 - Змкм та 0,032г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(див приклад 1) Суспензію перемішували протягом 1год, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 220°С протягом 3 годин Товщина одержаного електродного матеріалу складала ЮОмкм Після нанесення газо-термічним напиленням шару алюмінію товщиною 50мкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ ВІД фільтрувального паперу Приклад 6 Суспензію для фільтрування готували, додаючи до 5мл спиртового розчину, що містив 0,027г бакелітового лаку, 0,075г порошку активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду титану, з розміром зерен 1,3 - Змкм та 0,032г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(див приклад 1) Суспензію перемішували протягом 1,5год, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 220°С протягом Згодин Товщина одержаного електродного матеріалу складала 110мкм Після нанесення вакуумним напиленням шару алюмінію товщиною 15мкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ ВІД фільтрувального паперу Приклад 7 Суспензію для фільтрування готували, додаючи до 5мл спиртового розчину, що містив 0,020г бакелітового лаку, 0,065г порошку активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду молібдену, з розміром зерен не більше 3 - Юмкм та 0,028г волокнистого активованого вугільного матеріалу марки АУТМІ(див приклад 1) Суспензію перемішували протягом 1 год, потім фільтрували за допомогою вакууму, використовуючи паперовий фільтр Осад сушили при температурі 220°С протягом З годин Товщина одержаного електродного матеріалу складала 145мкм Після нанесення вакуумним напиленням шару алюмінію товщиною 20мкм композитний електродний матеріал ВІДДІЛЯЛИ ВІД фільтрувального паперу Приклад 8 На одну поверхню алюмінієвої фольги товщиною ЮОмкм методом пульверизації та центрифугування був нанесений шар бакелітового лаку Покриту лаком фольгу протягом ЗО хвилин сушили при 80°С, після висушування товщина зв'язуючого складала 5 - 12мкм За допомогою вальців в шар бакеліту було запресовано порошок активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду кремнію, з розміром зерен не більше 0,8мкм В результаті вальцювання товщина алюмінієвої фольги зменшилась до 45 - бОмкм, при цьому товщина шару вуглецевого матеріалу зі зв'язуючим складала 15 - 20мкм Одержаний композит був підданий термічній обробці в вакуумі при 550 - 600°С Одержаний таким чином композитний матеріал стійкий до дії органічних апротонних розчинників Приклад 9 54508 На одну поверхню алюмінієвої фольги товщиною 20мкм методом пульверизації та центрифугування був нанесений шар бакелітового лаку Покриту лаком фольгу сушили протягом ЗО хвилин при 80°С Після ЦЬОГО таким же чином шар бакелітового лаку нанесли на другу сторону фольги, товщина зв'язуючого складала 5 - 12мкм з кожного боку За допомогою вальців в шар бакеліту було запресовано порошок кісточкового активованого вугілля з розміром зерен не більше 5мкм В результаті вальцювання товщина алюмінієвої фольги зменшилась до 16 - 18мкм, при цьому товщина шару вуглецевого матеріалу зі зв'язуючим з кожного боку складала 5 - Юмкм Одержаний композит був підданий термічній обробці в вакуумі при 550 - 600°С Одержаний таким чином композитний матеріал стійкий до дії органічних апротонних розчинників Приклад 10 На одну поверхню алюмінієвої фольги товщиною бОмкм методом пульверизації та центрифугування був нанесений шар епоксидної смоли, розчиненої в ацетоні Фольгу, покриту смолою, спочатку висушили при 80°С, після чого зразки витримали при температурі 250 - 280°С 1год для затвердіння смоли Товщина зв'язуючого після термообробки складала 5 - 12мкм За допомогою вальців в шар смоли було запресовано суміш порошків аеросилу-300 і активованого вугілля скелетонноготипу, одержаного хлоруванням карбіду титану, з розміром зерен не більше Змкм В результаті вальцювання товщина алюмінієвої фольги зменшилась до 35 - 40мкм, при цьому товщина шару вуглецевого матеріалу зі зв'язуючим складала 10 - 15мкм Одержаний таким чином композитний матеріал стійкий до дії органічних апротонних розчинників Приклад 11 На одну поверхню алюмінієвої фольги товщиною бОмкм методом пульверизації та центрифугування був нанесений шар бакелітового лаку, розчиненого в етанолі Фольгу покриту лаком сушили при 80°С протягом ЗО хвилин, після висушування товщина зв'язуючого складала 5 12мкм За допомогою вальців в шар бакеліту було запресовано суміш порошків алюмінію та активованого вугілля скелетонного типу, одержаного хлоруванням карбіду титану, з розміром зерен не більше Змкм В результаті вальцювання товщина алюмінієвої фольги зменшилась до 35 40мкм, при цьому товщина шару вуглецевого матеріалу зі зв'язуючим складала 10 - 15мкм Одержаний композит був підданий термічній обробці в вакуумі при 550 - 600°С Одержаний таким чином композитний матеріал стійкий до дії органічних апротонних розчинників Приклад 12 Одержані композитні матеріали були використані для виготовлення макетів конденсаторів подвійного шару В анаеробних умовах(в атмосфері сухого аргону) було зібрано 4 макети конденсаторів подвійного електричного шару, які складалися з двох робочих електродів діаметром 18,4мм, виготовлених з композитних матеріалів, одержаних фільтруванням як описано в прикладах 2, 3, 4, і розділених сепаратором із нетканого 10 поліпропілену, колекторних електродів, виготовлених із алюмінію Робочі електроди і сепаратор були насичені електролітом, до складу якого входила суміш тетрафтороборатів тетраетиламонію і тетракіс(діметиламшо)фосфонію, розчинених в ацетонітрилі в концентрації 1,3моль/л Виміри проведено по трьохелектродній схемі, що дозволяє слідкувати як за сумарним процесом, так і за процесами, які протікають на катоді і на аноді Як електрод порівняння використовували систему І_і/І_Ґ, 1 М L1BF4 пропіленкарбонат, електрод порівняння був з'єднаний з досліджуваною системою через два сольові містки з електролітом на основі розчину Et4N+BF4 в ацетонітрилі В табл 1 (рядки 1 - 4) наведені середні значення величин ємності і внутрішнього опору макетів конденсаторів, розраховані із кривих заряд - розряд постійним струмом 0,01, 0,025, 0,05 і 0,1А в діапазоні напруги 1,5 - 3,0В, на фігурі креслення 1 показана заряд - розрядна крива Приклад 13 В анаеробних умовах(в атмосфері сухого аргону) було зібрано макети конденсаторів подвійного електричного шару, які складалися з двох робочих електродів діаметром 18,4мм, виготовлених з композитних матеріалів, одержаних вальцюванням як описано в прикладах 8 - 1 1 , і розділених сепаратором, колекторних електродів, виготовлених із алюмінію Як сепаратор використовували нетканий поліпропілен(НПП) товщиною 80 - ЮОмкм або пористу поліпропіленову плівку товщиною 8 - Юмкм Виміри проводились як описано в прикладі 12, цикли заряд - розряд проводили постійним струмом 0,003, 0,005, 0,01 А, одержані дані приведені в табл 1 (рядки 5 - 7), одна із одержаних кривих показана на фігурі креслення 2 Приклад 14 Конденсатор подвійного шару, який складався з трьох конденсаторних елементів(катод і анод, розділені сепаратором), був виготовлений таким способом В алюмінієвому корпусі було розміщено пакет з трьох конденсаторних елементів, до складу яких входили катод, виготовлений з електродного матеріалу згідно прикладу 4, та анод, виготовлений з електродного матеріалу згідно прикладу 2, розділених шаром сепаратору з нетканого поліпропілену Площа одного електроду складала 6см2 Колектори струму одноіменних електродів з'єднували з спільним катодом чи анодом Пакет конденсаторних елементів насичували електролітом, після чого його герметизували Як електроліт використовували розчин тетрафтороборатів тетраетиламонію і N.N'-діалкіл1,4-діаза-біцикло[2 2 2]октандюнію в ацетонітрилі, а потім герметизували Конденсатор зарядили до напруги ЗВ, після чого його циклювали в діапазоні 1,5 - 3,0В На фігурі креслення 3 приведена типова заряд - розрядна крива КПЕШ, а в табл 2 його основні параметри, одержані для різних значень постійного струму, що використовували Приклад 15(аналог) Для порівняння в табл 1 приведені дані, одержані для макету електрохімічного конденсатору подвійного шару, виготовленого і протестованого 54508 11 аналогічно описаному в прикладі 12 Як робочі були використані електроди діаметром 18,4мм, виготовлені з вугільної тканини товщиною 0,5мм Параметри макету конденсатору приведені в табл 1 Наведені на фігурах креслення 1 - 3 заряд розрядні криві для конденсаторів подвійного шару, виготовлених за способом, що пропонується, мають ЛІНІЙНІ характеристики, що зумовлює високі значення коефіцієнта корисної дії конденсатору Крім того, симетричність кривих заряд і розряд свідчить про відсутність фарадеівських процесів в області робочих потенціалів, тобто ємність конденсатору обумовлена утворення подвійного електричного шару Електрохімічні па 12 раметри електродів та конденсаторів, що містять ці електроди, наведені в табл 1 та 2 В табл 2 приведені також значення сталої часу х і ємності для КПЕШ дискового типу, описаного в [патенті США №5150283 (прототип)] Площа електродів 2 складала 1,8см , параметри були визначені в режимі розряду струмом ЮОмА Таким чином, як видно з приведених результатів, КПЕШ, виготовлений за способом, що є об'єктом даного винаходу, має суттєві переваги в порівнянні з відомими зразками, а саме зниження величини сталої х часу за рахунок зменшення внутрішнього опору при збереженні високої величини ємності Таблиця 1 Електрохімічні параметри макетів КПЕШ, описаних в прикладах 12, 13, 16 Катод Матеріал С(ТіС) (приклад 2) С(ТіС) (приклад 3) С(В4С) (приклад 4) С(В4С) (приклад 4) C(SiC) (приклад 8) сепаратор - НПП С(ТіС) (приклад 10) сепаратор поліпропіленова мембрана С(ТіС) (приклад 11) сепаратор поліпропіленова мембрана Активована вуглецева тканина(аналог) С, Ф 0,48 0,64 0,21 0,48 R, Ом 0,52 0,76 0,52 0,52 0,007 7,5 0,016 3,8 0,011 3,8 Анод Матеріал С(ТіС) (приклад 2) С(ТіС) (приклад 3) С(В4С)(приклад 4) С(ТіС) (приклад 2) C(SiC) (приклад 8), сепаратор - НПП С, Ф 0,87 1,48 0,38 0,87 R, Ом 0,38 0,35 0,29 0,38 Сумарні параметри С, Ф R, Ом RC, с 0,31 0,90 0,28 0,45 1,11 0,50 0,14 0,80 0,11 0,31 0,90 0,28 0,04 1,4 0,006 8,9 0,05 С(ТіС) (приклад 10) сепаратор - поліпропіленова мембрана 0,05 2,3 0,012 6,1 0,07 3,2 С(ТіС) (приклад 11) сепаратор - поліпропіленова мембрана 0,035 2,0 0,008 5,2 0,04 0,65 Активована вуглецева тканина(аналог) 5,3 0,6 2,2 1,25 2,75 Таблиця 2 Електрохімічні параметри КПЕШ, що є об'єктом даного винаходу(рядки 1 - 5), та прототипу(рядок 6) І, А 0,100 0,500 0,998 2,00 3,50 0,100 1, А/куб см 0,17 0,83 1,66 3,33 5,83 R, Ом 0,042 0,047 0,046 0,057 0,057 0,2 К кд , % 93,6 93,9 90,7 С, Ф 6,32 5,66 5,35 4,95 3,7 0,3 RC, с 0,27 0,26 0,25 0,28 0,21 0,06 13 54508 Фіг.1 2 0 3 0 14 « Фіг.2 Фіг.З Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вуп Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24