конденсатор с двойным электрическим слоем

Формула изобретения

Двойнослойный конденсатор, содержащий корпус, токоподводы, отрицательный электрод, поляризуемый положительный электрод из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, ионопроводящий сепаратор и водный электролит, содержащий ионогенную добавку, отличающийся тем, что в качестве ионогенной добавки взята соль или кислота с анионом из ряда J^-, SCN^- или их смесь, или/и соль аммония, металла, щелочного металла из группы Rb⁺, Li⁺, K⁺, Cs⁺ с анионом Br^-.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству высокоемких электрических конденсаторов.

Известны конденсаторы, запасающие энергию за счет емкости двойного электрического слоя на границе раздела "электрод-электролит" (В.П.Кузнецов и др. "Пути и перспективы развития и применения конденсаторов с двойным электрическим слоем (ионисторов), "Электронная техника", сер. 5, N 4, 1991 г. ). Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является двойнослойный конденсатор FA OH105Z производства фирмы NEC (Япония). Сборка состоит из 8 последовательно соединенных конденсаторов. Каждый конденсатор содержит корпус, токоподводы, положительный и отрицательный электроды и электролит, причем положительный электрод является поляризуемым и изготовлен из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, а электролит в качестве ионогенной добавки содержит серную кислоту, в том числе анион серной кислоты.

Указанный конденсатор имеет низкую емкость и удельную энергию.

Технической задачей изобретения является создание двойнослойного конденсатора, имеющего повышенную емкость и удельную энергию.

Решение данной задачи достигается тем, что конденсатор, содержащий корпус, токоподводы, отрицательный электрод, поляризуемый положительный электрод из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, ионопроводящий сепаратор и водный электролит с ионогенной добавкой, в качестве ионогенной добавки содержит соль или кислоту с анионом из ряда I^-, SCN^- или их смесь, и/или соль аммония, металла, щелочного металла из группы Rb⁺ , Li⁺, K⁺, Cs⁺ с анионом Br^-.

Как известно (Б.В. Дамаскин, О.А. Петрий. "Введение в электрохимическую кинетику". М., 1983, с. 44), анионы I^-, Br^-, SCN^- специфически адсорбируются на поверхности электрода, что приводит к уменьшению толщины двойного электрического слоя и, следовательно, к увеличению емкости двойного электрического слоя. Специфическая адсорбция указанных анионов проявляется на положительно заряжаемом электроде. Углеродный материал с высокой удельной поверхностью обеспечивает высокую емкость двойного электрического слоя, в т.ч. со специфически адсорбированными анионами. При этом отрицательный электрод может быть выполнен как поляризуемым, например из углеродного материала с высокой удельной поверхностью, так и неполяризуемым, работоспособным в электролите, содержащем указанные анионы.

Для подтверждения реализуемости заявляемого изобретения был изготовлен конденсатор в корпусе из полиэтилена с токоподводами из стеклоуглерода, сепаратором из нетканого полипропилена, положительным и отрицательным электродами из активированной углеродной ткани ДСТГ в виде дисков диаметром 18 мм. В качестве электролита использовали 4М водный раствор KI согласно изобретению и для сравнения в таком же конденсаторе 4М раствор KF, не обладающий специфической адсорбцией аниона. На конденсатор подавали напряжение 0,7B. Емкость конденсаторов составила 5,7 Ф и 3,1 Ф соответственно. Таким образом, использование специфически адсорбирующих анионов согласно изобретению повышает емкость конденсатора. При этом запасаемая энергия также возрастает.