Электродный материал для суперконденсаторов, используемых для систем автономного электроснабжения и портативного пуска автотранспортной техники

Авторы патента:

H01M4/52 - никеля, кобальта или железа

H01G9/048 - отличающиеся структурой (H01G 9/058 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2774115:

Общество с ограниченной ответственностью "Энергокристалл" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к композитному электродному материалу, который может быть использован при изготовлении электродов источников энергии, например, для суперконденсаторов. Повышение механической прочности электродов за счет усовершенствования композитного материала является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что электродный материал из углеродной основы из смеси активного угля подвергают механоактивации с частицами никеля, кобальта, в присутствии бентонита, после чего добавляют мелкодисперсные цеолит, и полученный материал прессуют на поверхности с впадинами и выступами с размерами от 2 до 5 мкм. Равномерное распределение сыпучей смеси в шаровой мельнице достигается после обработки в течение 2-3 часов, при этом для обеспечения механической связки компонентов материала применяется бентонит. Добавление в композитный электродный материал в процессе прессования мелкодисперсного цеолита обеспечивает формирование иерархической структуры, что способствует лучшему взаимодействию композитного материала с электролитом.

Изобретение относится к автотранспортной технике, энергетике, электротехнике, электронике, в средствах сотовой и спутниковой связи.

Классический суперконденсатор состоит из двух поляризуемых электродов, разделенных ионопроницаемым сепаратором, пропитанным электролитом.

Электроды суперконденсатора должны удовлетворять, по крайней мере, двум условиям - большой поверхности контакта электродного материала с электролитом и их значительной поляризуемости (что обеспечивает емкость устройства) и высокой проводимости материала электрода. Наиболее широко в качестве электродного материала, отвечающего названным условиям, используются активные углеродные структуры, включающие активированные угли, а углеродные ткани, волокна, а также полимерное связующее.

Известно использование в качестве электродного материала для суперконденсатора углеродного волокнистого материала, металлизированного никелем (RU 2058054, МПК H01G 9/04 от 03.06.92).

Известен суперконденсатор, состоящий из подложки из диэлектрического материала или высокоомного полупроводника, на котором последовательно расположены слои металла, который имеет структурно-сопряженную когерентную границу со следующим слоем, слой суперионного проводника и верхний электрод из проводящего материала, который имеет структурно сопряженную когерентную границу со слоем суперионного проводника (патент РФ №2298257).

Недостатком представленного устройства является сложность изготовления и необходимость применения чистых материалов, не имеющих в своей структуре примесей.

Известны электроды конденсатора с двойным электрическим слоем, выполненные из эластичного материала, состоящего из смеси частиц активированного угля, содержащего крупные и мелкие частицы, пористого эластичного диэлектрика и полимерного связующего (РСТ, WO 94/10698 от 27.10.92).

Суперконденсатор, собранный из таких электродов, обладает невысокой емкостью, достаточно большим сопротивлением из-за использования в их составе пористого эластичного диэлектрика и сравнительно небольшой механической прочностью.

Также известен электродный материал, включающий металлизированную активную углеродную основу из смеси активного угля, электронопроводящей добавки в виде технического углерода и полимерного связующего (описание к патенту RU 2172037, МПК7 H01G 9/058, H01G 9/155 (1)).

Известен суперконденсатор (RU №2098879, МПК 6 H01G 9/155) на электродах с двойным электрическим слоем, состоящий из спрессованных в единый блок поляризуемых электродов, включающих металлизированную активную углеродную основу, сепаратор и электролит на водной основе, размещенные в корпусе. В качестве активной углеродной основы использованы углеродные волокна с совершенной гексагональной кристаллической структурой графита и упорядоченной системой внутренних пор с характерными двойными ямами адиабатического потенциала, поверхность волокон непосредственно покрыта тонкими проводящими металлическими пленками путем осаждения из газовой фазы без использования связующего вещества (прототип).

Недостатком известного конденсатора является низкая механическая прочность электродов, создающая проблему сохранения их целостности и усложняющая сборку блоков.

Техническая задача изобретения - усовершенствование композитного электродного материала для суперконденсатора достигается тем, что углеродная основа механоактивирована с частицами никеля, кобальта, бентонита, а также содержит мелкодисперсные цеолит, который обеспечивает формирование иерархической структуры, далее получаемый материал прессуется на поверхности имеющей периодическую структуру - обладающую впадинами и выступами с размерами от 2 до 5 мкм.

Электродный материал для суперконденсатора, применяемого в системах автономного электроснабжения и портативного пуска автотранспортной техники содержит активированный уголь, цеолит и металлические частицы-никеля и кобальта. Для получения равномерно распределенной сыпучей смеси используется механоактивация в шаровой мельнице в течение 2-3 часов. Для обеспечения механической связки компонентов электрода применяется бентонит. Применение цеолита обеспечивает формирование иерархической структуры, что способствует лучшему взаимодействию с электролитом.

Далее полученный электродный материал формуется под прессом на поверхности, имеющей периодическую структуру обладающую впадинами и выступами с размерами от 2 до 5 мкм.

Электродный материал для суперконденсаторов, используемых для систем автономного электроснабжения и портативного пуска автотранспортной техники, включающий металлизированную активную углеродную основу из смеси активного угля, электронопроводящей добавки, отличающийся тем, что углеродная основа механоактивирована с частицами никеля, кобальта, бентонита, а также содержит мелкодисперсный цеолит, который обеспечивает формирование иерархической структуры, далее получаемый материал прессуется на поверхности, имеющей периодическую структуру, обладающую впадинами и выступами с размерами от 2 до 5 мкм.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении литий-ионных аккумуляторов для их защиты от повреждения в результате короткого замыкания. Повышение надежности срабатывания защиты от токов КЗ на стадии термического разгона, а также повышение величины изменения собственного сопротивления электрода является техническим результатом изобретения, который достигается за счет использования материала подслоя, обладающего положительным терморезистивным эффектом и положительным потенциорезистивным эффектом в области низких потенциалов от 2 до 5 В.

Способ получения сложных оксидов на основе никелита празеодима, допированного кобальтом // 2767036

Изобретение относится к получению сложных оксидов на основе никелита празеодима, которые могут быть использованы в качестве воздушных электродов для среднетемпературных электрохимических устройств, таких как твердооксидные топливные элементы, электролизеры и сенсоры. Способ включает использование исходных солей прекурсоров Pr(NO3)3*6H2O, Ni(NO3)2*6H2O и Co(NO3)2*6H2O, смесь которых нагревают до 70°С с получением расплава, доводят до гомогенного твердого раствора, после чего отжигают при 1150°С в течение 5 часов.

Способ получения раствора серной кислоты и используемый в нем электролизер // 2766336

Изобретение может быть использовано при получении материала для положительных электродов литий-ионных батарей. Способ получения раствора, содержащего серную кислоту и растворенный никель или кобальт, включает стадию подачи электролита, на которой подают раствор, содержащий серную кислоту и хлорид-ионы, в качестве исходного электролита в электролизер 10, внутреннее пространство которого разделено диафрагмой 12 на анодную камеру 21 и катодную камеру 22.

Способ получения частиц прекурсора, частица прекурсора, полученная этим способом, и способ получения активных катодных частиц // 2749604

Изобретение относится к способу получения катода литий-ионного аккумулятора, в частности к способу получения частиц прекурсоров без использования органических хелатирующих добавок для изменения скорости осаждения, к способу получения из него активных катодных частиц и частице прекурсора, полученной с помощью такого способа.

Электродный материал для натрий-ионных аккумуляторов, способ его получения, электрод и аккумулятор на основе электродного материала // 2748159

Изобретение относится к электродным материалам на основе фосфатов, оксофосфатов и фторидофосфатов переходных металлов и натрия и может быть использовано для производства натрий-ионных аккумуляторов. Повышение удельной емкости, скорости и стабильности циклирования аккумуляторов является техническим результатом изобретения, который достигается за счет того, что в качестве активного электродного материала для натрий-ионных аккумуляторов взяты соединения с общей формулой NaMPO4(F1-xOx), а в качестве активного электродного композитного материала для натрий-ионных аккумуляторов взяты соединения с общей формулой NaMPO4(F1-xOx)/С, где M - переходный металл, V, Ti, Cr, Mn, Fe и их смеси; 0≤x≤1.

Источник питания для устройства доставки аэрозоля // 2737314

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройству доставки аэрозоля, и может быть использовано в курительных изделиях, например в электронных сигаретах. Устройство доставки аэрозоля содержит кожух, образующий резервуар, выполненный с возможностью удерживания композиции предшественника аэрозоля, в кожухе расположен нагревательный элемент, выполненный с возможностью управления для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля, и источник питания, выполненный с возможностью питания нагревательного элемента для активирования и испарения компонентов композиции предшественника аэрозоля.

Способ создания однородного углеродного покрытия с контролируемой толщиной на поверхности катодного материала для металл-ионных аккумуляторов и катодный материал, полученный указанным способом // 2723638

Изобретение относится к способу получения материала положительного электрода (катода) на основе сложных фосфатов переходных металлов и щелочных металлов и может быть использовано для производства улучшенного катодного активного материала для металл-ионных аккумуляторов и батарей на их основе. Способ включает стадию выдерживания частиц активного катодного материала в растворе допамина с получением частиц активного катодного материала, покрытых полидопамином, стадию отделения частиц активного катодного материала, покрытых полидопамином, от раствора, и стадию отжига частиц активного катодного материала, покрытых полидопамином, в инертной атмосфере при повышенной температуре.

Способ получения наноструктурного оксида кобальта на углеродном носителе // 2723558

Изобретение может быть использовано для приготовления активной массы электрода с частицами оксида кобальта на углеродном носителе, используемого в химических источниках тока, суперконденсаторах, в качестве носителя для катализаторов реакций, протекающих в топливных элементах. Получение наноструктурного оксида кобальта СоО на углеродном носителе проводят в электрохимической ячейке с объединенным катодным и анодным пространством, заполненной водным электролитом, под действием постоянного электрического тока.

Способ получения наноструктурного гидроксида никеля // 2719890

Изобретение может быть использовано в производстве материалов для топливных ячеек, суперконденсаторов. Способ получения наноструктурного гидроксида никеля включает его осаждение в присутствии хитозана из реакционной смеси, содержащей раствор хлорида никеля (II) 6-водного и раствор мочевины.

Катодная смесь для полностью твердотельной батареи, катод для полностью твердотельной батареи, полностью твердотельная батарея и способ их изготовления // 2693858

Изобретение относится к катодному материалу твердотельной батареи, к способу его изготовления, а также к содержащей его батарее. Согласно изобретению при получении катодной смеси путем смешивания катодного активного материала со слоистой структурой каменной соли и сульфидного твердого электролита и при изготовлении полностью твердотельной батареи с использованием катодной смеси во время зарядки полностью твердотельной батареи из катодного активного материала выделяется кислород, а сульфидный твердый электролит окисляется, что приводит к повышению внутреннего сопротивления полностью твердотельной батареи.

Пленочный конденсатор // 2686690

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрохимическому конденсатору. Предложенный конденсатор содержит пакет многослойных электродов, нанесенных на рулонную подложку из нетканого пористого нановолокнистого материала.