початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2101807

Електрохімічних НАКОПИЧУВАЧ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

Ім'я винахідника: Щігорев І.Г .; Григор'єва Л.К .; Жученко О.А .; Станько В.Х.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Хімелектро"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.07.18

Використання: електрохімічні накопичувачі електричної енергії, засновані на використанні ємності подвійного шару.

Суть винаходу: електрохімічний накопичувач енергії містить два електроди з пористою армуючої структурою з металевої губки товщиною 0,2 - 0,2 мм, заповненої вугільним порошком з високою питомою поверхнею, розділені пористим сепаратором. Максимальний розмір пір сепаратора менше мінімального розміру часток вугільного порошку.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використано у виробництві електрохімічних накопичувачів енергії великої ємності.

Відомо пристрій акумулювання енергії, що містить об'ємно-пористий танталовий анод і полярний електроліт, розміщений в порах конденсаторного паперу (1).

Недоліком вказаного пристрою є висока внутрішній опір і низькі питомі електричні характеристики. З відомих накопичувачів електричної енергії найбільш близьким за сукупністю суттєвих ознак є накопичувач енергії, що містить два електроди з пористою армуючої структурою з полімеру, заповненої вугільним порошком з високою питомою поверхнею. Зазначені електроди розділені пористим сепаратором (2).

Недоліком цього накопичувача енергії є високий внутрішній опір через застосування неелектропроводной полімерної структури в електродах. Це знижує електричні характеристики накопичувача.

Завданням винаходу є створення накопичувача, що володіє високими електричними характеристиками і надійністю.

Зазначена мета досягається тим, що у відомому накопичувачі енергії в якості армуючої структури взята металева губка товщиною 0,2 2,0 мм, а максимальний діаметр пір сепаратора менше мінімального розміру часток вугільного порошку.

Використання металевої губки як армуючої структури призводить до збільшення площі електричного контакту вуглецевої маси електродів з токоотводом і міцному зв'язування її в порах армуючої структури. Це дозволяє зменшити внутрішній опір накопичувача енергії, а отже, підвищити його електричні характеристики. Застосування пористого сепаратора з максимальним розміром пор, меншим мінімального розміру часток вугільного порошку, запобігає міграції заряджених частинок вугілля через сепаратор і пов'язаний з цим саморазряд накопичувача енергії.

Проведений аналіз рівня техніки показав, що заявлена ​​сукупність істотних ознак, викладена у формулі винаходу, невідома. Це дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "новизна".

Для перевірки відповідності винаходу критерію "винахідницький рівень" проведено додатковий пошук відомих рішень з метою виявлення ознак, що збігаються з відмінними від прототипу ознаками винаходу.

Встановлено, що винахід не слід для фахівців явно з відомого рівня техніки. Це дозволяє зробити висновок, що винахід відповідає критерію "винахідницький рівень".

Фіг. 1 дана конструкція секції електрохімічного накопичувача енергії

Фіг. 2 залежність питомої ємності накопичувача (Ф / см ³⁾ від товщини (в мм) активного шару.

Секція накопичувача включає два високопористих вугільних електрода 1, розділених сепаратором 2, просякнутим електролітом. До тильним поверхнях електродів притиснута металева фольга 3, яка виконує роль корпусу і струмовідводів секції накопичувача. По периферії кромки 5 фольги загерметизовані щелочестойким ізоляційним компаундом. Вільний обсяг 4 заповнений інертним газом. У вугільних активних шарах електродів 1 розміщені пористі армирующие металеві структури, в якості яких використана нікелева губка з пористістю 90% і середнім діаметром пор 0,15 мм. Товщина шару вугілля, що припадає на справжню поверхню нікелевої губки (додатковий токоотвод з розвиненою поверхнею), становить 0,05 0,07 мм, що в 2,0 2,5 рази менше товщини активного шару прототипу (0,15 0,20 мм) . Різнотовщинність активного шару не більше 2 мк. Вугілля в губці знаходиться в запресованому і завальцован стані, при якому середній діаметр пір зменшується від поверхні до центру активного шару, що досягається технологією спільного пресування і вальцювання. У запропонованій конструкції активного шару металева губка є найбільш ефективною з'єднувальною частинок вугілля, ніж традиційно застосовувані для цієї мети поверхнево-активні речовини типу латекс, полівініловий спирт, суспензії політетрафторетилену і ін. Які незворотньо адсорбуються на поверхні вугілля і знижують ємність подвійного електричного шару, а отже , і ємність накопичувача. Як притискного токоотвода використана (як і в прототипі) нікелева фольга 0,05 мм. Сепаратором служить щелочестойкая дрібнопориста папір ТУ13- 0248643-793-89 N4, просочена 32% -ним водним розчином КОН під вакуумом.

Ємності секцій накопичувача, представлені на фіг. 2, визначалися за значенням часу розряду секції постійним струмом I від напруги 1,0 до 0,0 В з використанням співвідношення:

Результати вимірювання ємності, представлені на фіг. 2, отримані при використанні щільності розрядного струму 70 мА / см ^2, яка забезпечує накопичувачу стабільні і досить високі питомі електричні характеристики. Для порівняння на фіг. 2 пунктиром показано значення питомої ємності секції прототипу (8,8 Ф / см ^3), отримане при тій же (70 мА / см ²⁾ щільності розрядного струму.

Товщина активного шару (і секції) пропозиції в 3 рази більше, ніж активного шару (і секції) прототипу, при цьому і питома ємність пропозиції виявляється в 2 рази вище, ніж ємність прототипу. Така відмінність у поведінці пропозиції і прототипу обумовлено тим, що справжня товщина вугільного шару, який контактує з істинною поверхнею нікелевої губки (0,05 0,07 мм), приблизно в 3 рази менше, ніж товщина вугільного шару в прототипі. Чим тонше вугільний шар, тим вище коефіцієнт використання активної маси і вище робочий (нормований) струм. Однак при досить великих товщинах пропонованого активного шару лімітуючу роль відіграє уповільнена дифузія іонів електроліту, що входять в іонну обкладку подвійного електричного шару. Цей ефект отриманий при дослідженні залежності питомої ємності секції пропозиції від товщини активного шару (нікелевої губки) фіг. 2.

Як видно з фіг. 2, залежність питомої ємності секції пропозиції від товщини активного шару проходить через максимум, який лежить при оптимальній товщині активного шару 0,7 мм. Зниження питомої ємності пропозиції праворуч від максимуму обумовлено підвищенням дифузійного опору іонів електроліту зі збільшенням товщини активного шару, а й підвищенням електричного опору тих шарів вугілля, які далі віддалені від фольгового токоотвода. Зростання дифузійного опору іонів електроліту призводить до збільшення часу релаксації (час, через яке напруга по всьому активного шару досягає значення прикладеної напруги) і необхідності зменшення робочих струмів.

Зменшення ємності зліва від максимуму обумовлено двома факторами: технологічними труднощами виготовлення тонкого активного шару з заданим процентним вмістом вугілля в губці, який погано завальцовивается в тонкі губки, а й більш високим внеском товщини сепаратора і фольгового токоотвода в загальну товщину секції накопичувача.

З зіставлення питомої ємності пропозиції і прототипу (фіг. 2) слід, що при товщині активного шару пропозиції 0,2 2,0 мм питома ємність секції виявляється в 1,1 2,1 рази вище, ніж ємність прототипу.

Таким чином, розміщення в активному шарі накопичувача пористої армуючої металевої структури товщиною 0,2 2,0 мм і використання сепаратора, що має максимальний розмір пір, менший мінімального розміру часток вугільного порошку, дозволяє підвищити питому ємність накопичувача за рахунок наступних чинників: збільшення площі електричного контакту активної маси з токоотводом; підвищення товщини активного шару; підвищення щільності активної маси, а й зменшити саморазряд накопичувача за рахунок розмірного фактора, що виключає міграцію частинок вугілля через пори сепаратора (див. таблицю).

Пропозиція підвищує і стабільність характеристик накопичувача за рахунок виключення переміщення частинок (шарів) вугілля та осипання активної маси, а й за рахунок можливості жорстко фіксувати активну масу в порах армуючої металевої структури і виключити використання сполучних поверхнево-активних речовин, адсорбція яких залежить від потенціалу електрода.

Можливість отримання равнотолщінних активних верств підвищує площу електричного контакту активного шару з фольговим токоотводом, що спрощує конструкцію батареї накопичувача.

Пропозиція забезпечує двосторонню роботу активного шару, що дозволяє створювати секції накопичувача на основі електродного пакета і використовувати їх в якості джерел струму тривалого розряду (заміна хімічних джерел струму).

Винахід є промислово придатним. Для виготовлення активного шару з використанням тривимірної армуючої металевої структури не потрібна розробка і виготовлення спеціального устаткування. Активний шар може виготовлятися на обладнанні, що застосовується для виробництва електродів хімічних джерел струму. Для виробництва секцій накопичувача на основі пакета позитивних і негативних електродів можуть використовуватися елементи конструкції хімічних джерел струму (бачки, борни, струмовідводи і ін.), Чим досягається високий рівень стандартизації і уніфікації вироби.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Електрохімічний накопичувач електричної енергії, що містить два електроди з пористою структурою, заповненої вугільним порошком з високою питомою поверхнею, розділені сепаратором, що відрізняється тим, що в якості армуючої структури взята металева губка, а максимальний діаметр пір сепаратора менше мінімального розміру часток вугільного порошку.

2. Накопичувач по п.1, що відрізняється тим, що товщина металевої губки складає 0,2 2,0 мм

Версія для друку
Дата публікації 08.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів