СЕПАРАТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА

Область техники.
Полезная модель относится к многослойным волокнистым полимерным нетканым сепараторам, получаемым методом электроформования полимеров, и может найти применение в электрохимических источников тока, таких как электрохимические элементы и электрохимические конденсаторы.
Уровень техники.
Одним из важных в практическом отношении параметров современных источников тока, в том числе электрохимических элементов и электрохимических конденсаторов, является их удельная энергоемкость, т.е. количество электрической энергии, запасенное на единицу массы, или единицу объема источника тока. В этой связи стоит задача уменьшить массу конструктивных элементов источников тока, при сохранении неизменными их остальных потребительских параметров, таких как величина запасенной электрической энергии, рабочее напряжение, ресурс работы и др. Заявляемая полезная модель посвящена уменьшению массы нетканого полимерного волокнистого многослойного сепаратора, получаемого методом электроформования (ЭФ) полимеров, при сохранении его механической прочности. Следует отметить, что преимуществом метода электроформования полимеров является высокая однородность поверхностной плотности слоя волокон при большой площади сепаратора. Так современные промышленные установки ЭФ полимеров, например Elmarco NS1600 или NS8S1600U, позволяют производить нетканые волокнистые рулонные материалы шириной до 1,6 м при отклонении поверхностной плотности в пределах 10%.
В патентах WO 2008018657, US 2011236744 А1, US 2012251853 A1 описываются многослойные волокнистые сепараторные мембраны, полученные методом электроформования полимеров, путем послойного осаждения полимеров, имеющих разную температуру плавления, с последующим ламинированием многослойной мембраны.
В соответствии с WO 2008018657 сепаратор содержит слой волокон из полимера с высокой температурой плавления (выше 180°C, или вообще не имеющий температуры плавления - из термореактивного полимера), полученный методом электроформования на пористую пленку из полимера с низкой температурой плавления (в интервале 100-180°С), с последующим ламинированием многослойного материала до или в процессе сборки электрохимического источника тока. В примере 1-1 описан вариант, когда высокотемпературный полимер наносится методом электроформования в виде волокнистого слоя толщиной 10 мкм на обе стороны пористой полиэтиленовой мембраны Celgard 2730. После этого проводится ламинирование многослойного материала таким образом, что один из слоев высокотемпературного полимерного волокнистого материала становится тоньше в 2 раза и приобретает толщину 5 мкм. Полученный таким образом многослойный материал используется в качестве сепаратора. Недостатком этого технического решения является низкая температура ламинирования, ограниченная температурой, при которой пористая пленка начинает терять свои свойства: пористость, размер пор, однородность распределения пор. В результате этого ламинирование требует значительного увеличения времени для достижения пластической деформации высокотемпературного полимерного слоя, что снижает производительность изготовления сепараторов.
В соответствии с патентом US 2011236744 A1 известен многослойный материал, содержащий основу (поддерживающий слой) из целлюлозных волокон и последовательно осажденные на нее с одной или обеих сторон слои полимера с низкой и высокой температурой плавления. При этом слой полимера с высокой температурой плавления является внешним слоем. После этого полученный многослойный материал подвергают ламинированию с целью повышения адгезии между всеми составляющими материал слоями. Недостатком этого изобретения является то, что поддерживающий материал входит в состав сепараторной мембраны, тем самым повышая ее поверхностную плотность.
Наиболее близкое к предложенному техническое решение раскрывается в патенте US 2012251853 A1. В данном патенте раскрывается материал сепаратора, содержащий слой из волокон из низкотемпературного полимера (температура плавления 100-180°С), полученного методом электроформования, на который с одной или с двух сторон нанесены волокна высокотемпературного полимера (температура плавления выше 180°С) также методом электроформования. После нанесения волокон высокотемпературного полимера на обе стороны мембраны из волокон низкотемпературного полимера проводят ламинирование полученного многослойного полимерного материала. В результате ламинирования происходит частичное плавление низкотемпературного полимера, что приводит к улучшению адгезии между слоями, а также позволяет получить требуемую пористость и толщину сепараторной мембраны. Недостатком этого технического решения является последовательность полимерных слоев с различной температурой плавления, а именно то, что полимер с низкой температурой плавления находится между слоями из высокотемпературного полимера, или, по крайней мере, он не находится в прямом тепловом контакте с горячей поверхностью ламинатора, но отделен от нее слоем высокотемпературного полимера. В результате при ламинировании низкотемпературный материал прогревается неравномерно, что приводит к неравномерному его плавлению, или пластической деформации. Из-за этого свою функцию материала, скрепляющего волокна, а также материала, деформирующего поры, выполняет не весь низкотемпературный полимер, но только его некоторая часть. Это в свою очередь приводит к избыточному содержанию низкотемпературного полимера и, как следствие, к избыточному весу мембраны.
Раскрытие полезной модели.
Задачей настоящей полезной модели является устранение присущих известным техническим решениям недостатков, а именно снижение массы нетканого полимерного волокнистого сепаратора, получаемого методом электроформования растворов полимеров, при сохранении механической прочности сепаратора.
Техническим результатом полезной модели является снижение поверхностной плотности сепаратора при сохранении его механической прочности.
2
2
Технический результат достигается полимерным волокнистым сепаратором, отличающимся тем, что он содержит, по меньшей мере, по одному слою электроформованных нановолокон из полистирола с поверхностной плотностью 0,1-10,0 г/м и фторопласта Ф-42 с поверхностной плотностью 1,0-20,0 г/м, ламинированные при температуре 90°-140°C, и расположен на недеформируемой при ламинировании термостойкой основе таким образом, что слой нановолокон из полистирола является внешним, по отношению к основе, слоем.
В частных воплощения технический результат достигается сепаратором, представляющим собой рулонный или листовой материал.
В других воплощениях технический результат достигается сепаратором, отличающимся тем, что он содержит по 2 слоя нановолокон изфторопласта Ф-42 и из полистирола.
Следует отметить, что полезная модель применима при использовании любых термостойких основ, удовлетворяющих условию, что основа не деформируется при ламинировании.
Сущность полезной модели.
Согласно настоящему техническому решению, сепаратор представляет собой ламинированный материал, который содержит, как минимум по одному слою нановолокон из фторопласта Ф-42 и из полистирола (Фиг. 1). Для удобства изготовления сепараторов большой площади, например в виде рулонов, они располагаются на термостойкой основе. Сущность полезной модели состоит в последовательности расположения нановолокнистых слоев на термостойкой основе: последним, внешним по отношению к основе, наносится слой полистирола, при этом перед ним может располагаться как один слой из нановолокон Ф-42, так и несколько последовательно нанесенных слоев из Ф-42 и полистирола.
Технический результат достигается за счет того, что при ламинировании внешний волокнистый слой из полистирола находится в непосредственном тепловом контакте с горячей поверхностью ламинатора, что обеспечивает более равномерное нагревание этого слоя волокон, в результате чего он равномерно и без остатка расплавляется, лучше смачивает волокна Ф-42 и, поэтому прочнее скрепляет их при затвердевании. Полное (без остатка) расплавление слоя волокон полистирола позволяет уменьшить количество полистирола, необходимое для придания сепаратору достаточной механической прочности. Так же лучшее прогревание полистирола приводит к лучшей смачиваемости им волокон Ф-42 в виде более тонких слоев, в результате меньшее количество полистирола требуется для скрепления волокон Ф-42, что тоже позволяет снизить содержание полистирола при сохранении механической прочности сепаратора. В случае многослойных сепараторов, содержащих по два или более слоев из Ф-42 и полистирола, образование расплавленного полистирола на границе с горячей поверхностью ламинатора позволяет лучше прогреть внутренние слои сепаратора за счет высокой теплопроводности расплава.
Технический результат достигается за счет того, что при ламинировании внешний волокнистый слой из полистирола находится в непосредственном тепловом контакте с горячей поверхностью ламинатора, что обеспечивает более равномерное нагревание этого слоя волокон, в результате чего он равномерно и без остатка расплавляется, лучше смачивает волокна Ф-42 поэтому прочнее скрепляет их при затвердевании. Кроме того, в случае многослойного сепаратора, внутренние слои сепаратора лучше прогреваются, соответственно увеличивается адгезия между ними, что приводит к повышению прочности сепаратора, благодаря более эффективной теплопередаче за счет жидкой фазы полистирола, образовавшейся на горячей поверхности ламинатора.
Полное (без остатка) расплавление слоя волокон полистирола позволяет уменьшить количество полистирола, необходимое для придания сепаратору достаточной механической прочности.
Так же лучшее прогревание полистирола приводит к лучшей смачиваемости им волокон Ф-42 в виде более тонких слоев. Это тоже позволяет снизить содержание полистирола при сохранении механической прочности сепаратора.
Нановолокна Ф-42, скрепленные полистиролом, обладают большей прочностью, чем отдельно взятые слои из Ф-42 и полистирола. Поэтому более тонкий слой волокон Ф-42, но скрепленных полистиролом, обладает большей прочностью, чем толстый слой волокон Ф-42 лишь частично скрепленных полистиролом. Таким образом, при высокой смачиваемости волокон Ф-42 расплавом полистирола, достигаемого в соответствии с заявляемой полезной моделью, может быть уменьшена и масса волокон Ф-42 при сохранении механической прочности сепаратора.
2
В качестве величины, характеризующей механическую прочность сепаратора, выбрали сопротивление проколу. Сопротивление проколу определяется как максимальная сила, необходимая для проникновения игольчатого индентора сквозь сепаратор. Игольчатым индентором служит коническая игла длиной 18,7 мм, с диаметром у основания 2,2 мм и имеющая на вершине сферу диаметром 1 мм. Образцы сепаратора зажимаются между двумя металлическими пластинами размерами 50×90 мм, толщиной 7 мм и имеющими отверстия диаметром 11 мм, при этом пластины зажимаются так, чтобы отверстия в пластинах совпадали между собой. Пластины с прочно закрепленным образцом располагаются горизонтально, а индентор перемещается вертикально строго посередине отверстия со скоростью 2 мм/с, при этом измеряется сила нагрузки на индентор в зависимости от деформации образца. Максимальная сила, приложенная к индентору до его проникновения сквозь сепаратор, является сопротивлением проколу сепаратора. На каждом образце проводилось десять измерений на разных участках образца и в качестве сопротивления проколу образца бралось среднее арифметическое значение из десяти измерений. Сопротивление проколу характеризует механическую прочность сепаратора: чем больше сопротивление проколу, тем прочнее сепаратор.
Следует отметить, что материал термостойкой основы не влияет на воплощение заявляемой полезной модели при условии, что при ламинировании не происходит его деформации. Поэтому при изготовлении образцов при низкой температуре ламинирования (90°С) использовался термоскрепленный полипропилен производства «Регент» или бумаги (силиконизированная - GΡ I 60 G20.XX производства Mondi Release Liner Ausrtia GmbH Coatings и фильтровальная - марки ВФБ-750АБ производства ЗАО «Фильтровальные материалы) в рулонах. При изготовлении образцов при высокой температуре ламинирования в качестве термостойкой основы использовалась только бумаги, т.к. полипропилен не удовлетворял критерию термической устойчивости.
2
Кроме сопротивления проколу сепараторы по заявляемой полезной модели испытывали в составе суперконденсаторов с регистрацией заряд-разрядных характеристик и расчетом электрофизических параметров (см. пункт Примеры). Суперконденсаторы представляли собой образцы диаметром 3 см, электродами служили образцы ленты Рикон, электролитом - 6М серная кислота, токосъемами - титановые пластины, усилие сжатия при измерении - 10 кг/см. Для расчета электрофизических параметров также измеряли массу и толщину образцов. Образцы сравнения в качестве сепаратора содержали полипропиленовый сепаратор Celgard.
Примеры воплощения полезной модели.
Пример 1.
2
2
На нетканый термоскрепленный полипропилен поверхностной плотностью 40 г/см предварительно пропитанный антистатическим агентом, в виде рулона шириной 400 мм на установке электроформования NS-500S методом электроформования последовательно нанесли первый слой нановолокон из Ф-42 с поверхностной плотностью 20 г/м и затем поверх слоя нановолокон Ф-42 - второй слой нановолокон из полистирола с поверхностной плотностью 0,1 г/м. После этого, приготовленный многослойный материал ламинировали на ламинаторе Powerbond («Reliant Machinery Ltd.») при температуре 90°C, скорости прохождения материала 2 м/мин и давлении 500 кПа с получением сепаратора на термостойкой основе в соответствии с заявляемой полезной моделью. (Во всех последующих примерах ламинирование проводилось с такой же скоростью и давлением, чтобы обеспечить сравнимые условия приготовления образцов.) После приготовления сепаратора он отделялся от термостойкой основы, и проводилось измерение его механической прочности, в качестве которой определялась величина сопротивления проколу в соответствии с методикой, описанной выше. В таблице 1 этот образец обозначен 1А.
2
2
Для сравнения, в этих же условиях электроформования и ламинирования был изготовлен сепаратор с обратной последовательностью нанесения слоев: последовательно нанесли первый слой нановолокон полистирола с поверхностной плотностью 0,1 г/м из и затем поверх слоя нановолокон полисторола - второй слой нановолокон из Ф-42 с поверхностной плотностью 20 г/м. В таблице 1 этот образец обозначен 1С.
Пример 2.
2
2
На бумагу ВФБ-750АБ в виде рулона шириной 1000 мм на установке электроформования NS-1000U методом электроформования последовательно нанесли первый слой нановолокон из Ф-42 с поверхностной плотностью 20 г/м и затем поверх слоя нановолокон Ф-42 - второй слой нановолокон из полистирола с поверхностной плотностью 0,1 г/м. После этого, приготовленный многослойный материал ламинировали на ламинаторе Powerbond («Reliant Machinery Ltd.») при температуре 90°C и скорости прохождения материала 2 м/мин, для того, чтобы получить сепаратор на термостойкой основе в соответствии с заявляемой полезной моделью. После приготовления сепаратора он отделялся от термостойкой основы и проводились его механические испытания. В таблице 1 этот образец обозначен 2А.
Для сравнения, в этих же условиях был изготовлен сепаратор с обратной последовательностью нанесения слоев, но с той же их поверхностной плотностью. В таблице 1 этот образец обозначен 2С.
Примеры 3-12.
Сепараторы согласно примерам 3-12, получали по методикам, аналогичным описанным в примерах 1 и 2. Образцы обозначены индексом А. Тип установки элеткроформования и типы подложек, а также температуры ламинирования приведены в соответствующих графах таблицы 1. Для каждого примера получали образец сравнения с «обратной» последовательностью слоев, которые обозначали индексом С.
Пример 13.
2
2
2
2
2
На нетканый термоскрепленный полипропилен, предварительно пропитанный антистатическим агентом, поверхностной плотностью 40 г/см производства ОАО «Регент» в виде рулона шириной 1000 мм на установке электроформования NS-1000U методом электроформования последовательно нанесли слой нановолокон из Ф-42 с поверхностной плотностью 10 г/м, слой нановолокон из полистирола с поверхностной плотностью 0,5 г/м, слой нановолокон из Ф-42 с поверхностной плотностью 10 г/м, слой нановолокон из полистирола с поверхностной плотностью 0,5 г/м. После этого, приготовленный многослойный материал ламинировали на ламинаторе Powerbond («Reliant Machinery Ltd.») при температуре 140°C, скорости прохождения материала 2 м/мин и давлении 500 кПа, с получением сепаратора на термостойкой основе. После приготовления сепаратора он отделялся от термостойкой основы. В таблице 1 этот образец обозначен 13А. Образец сравнения, полученный в тех же условиях, но с обратной последовательностью слоев «основа-полистирол-Ф-42-полистирол-Ф-42» обозначен 13С. Результаты измерения сопротивления проколу образцов приведены в таблице 2.
Из данных, приведенных в таблицах 1 и 2. видно, что:
1) у всех образцов с индексом А, выполненных в соответствии с заявляемой полезной моделью, сопротивление проколу на 10-50% выше, чем у образцов сравнения с индексом С;
2) при прочих равных условиях, чем выше температура ламинирования, тем выше прочность сепаратора. Это связано с тем, что до 90°C полистирол, практически, не размягчается. При температурах выше 90°C полистирол начинает размягчаться и при ламинировании скрепляет волокна Ф-42 при этом, чем выше температура ламинирования, тем ниже вязкость расплава, поэтому он лучше смачивает и при остывании лучше скрепляет волокна Ф-42. Однако повышать температуру ламинирования выше 140°C нельзя, т.к. начнется разрушение слоя нановолокон Ф-42. Поэтому оптимальная температура ламинирования лежит в интервале 90°-140°C.
В таблице 3 сравнивается поверхностная плотность и сопротивление проколу образцов сепараторов А, приготовленных в соответствии с заявляемой полезной моделью и образцов сравнения С.
Из таблицы 3 видно, что поверхностная плотность сепараторов А, изготовленных в соответствии с заявляемой полезной моделью, меньше, а сопротивление проколу у них при этом равна или выше, чем у образцов сравнения С, имеющих обратную последовательность слоев.
В таблице 4 приведены электрофизические характеристики образцов с сепараторами по заявляемой полезной модели. Видно, что заявляемые сепараторы обеспечивают не только высокие механические, но и электрофизические характеристики, не уступающие показателям лидера рынка Celgard.
Таблица 1.
Описание примеров воплощения полезной модели и примеров сравнения.
№
Первый слой нановолокон<sup>1</sup>
Второй слой нановолокон
Температура ламинирования. °С
Сопротивление проколу. H
Поверхностная плотность сепаратора<sup>2</sup>, г/м<sup>2</sup>
Установка электроформования
Термостойкая основа
1А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС<sup>3</sup> (0,1 г/м<sup>2</sup>)
90
1,0
20,1
NS-500S
термоскрепленный полипропилен
1С
ПС (0,1 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
90
0,8
20,1
NS-500S
то же
2А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0.1 г/м<sup>2</sup>)
120
1,4
20,1
NS-1000U
силиконизированная бумага
2С
ПС (0.1 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
120
1,0
20,1
NS-1000U
то же
3А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0,1 г/м<sup>2</sup>)
140
1,6
20,1
NS-200S
бумага ВФБ-750АБ
3С
ПС (0,1 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
1,0
20,1
NS-200S
то же
4А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
90
1,8
20,1
NS-1000U
термоскрепленный полипропилен
4С
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
90
1,1
21
NS-1000U
то же
5А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
120
3,1
21
NS-1000U
бумага ВФБ-750АБ
5С
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
120
1,5
21
NS-1000U
то же
6А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
140
4,5
21
NS-200S
то же
6С
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
3,0
21
NS-200S
то же
7А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0.5 г/м<sup>2</sup>)
140
3,2
20,5
NS-200S
то же
7С
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
2,1
20,5
NS-200S
то же
8А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (2.0 г/м<sup>2</sup>)
140
5,9
22
NS-200S
то же
8С
ПС (2,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
4,5
22
NS-200S
то же
9А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (3,0 г/м<sup>2</sup>)
140
6,8
23
NS-200S
то же
9С
ПС (3.0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
5,2
23
NS-200S
то же
10А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (5.0 г/м<sup>2</sup>)
140
8,0
25
NS-200S
то же
ЮС
ПС (5,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
6,0
25
NS-200S
то же
11А
Ф-42 (5 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
140
1,0
6
NS-500S
то же
11С
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (5 г/м<sup>2</sup>)
140
0,5
6
NS-500S
то же
12А
Ф-42 (10 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
140
2,2
11
NS-200S
то же
12С
ПС (1.0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (10 г/м<sup>2</sup>)
140
0,9
11
NS-200S
то же
<sup>1</sup> В скобках приведена поверхностная плотность слоя<sup>2</sup> Сумма поверхностных плотностей нановолокнистых слоев<sup>3</sup> ПС означает полистирол
Таблица 2.
Результаты измерения сопротивления проколу четырехслойных сепараторов
№
Первый слой нановолокон
Второй слой нановолокон
Третий слой нановолокон
Четвертый (Внешний) слой нановолокон
Т-раламинирования. °С
Сопротивление проколу. H
Поверхностная плотность сепаратора, г/м<sup>2</sup>
Установка электроформования
Термостойкая основа
13Λ
Ф-42 (10 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (10г/м<sup>2</sup>)
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
140
5,3
21
NS-1000U
бумага ВФБ-750ΛΗ
13C
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (10 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (10 г/м<sup>2</sup>)
140
3,4
21
NS-1000U
то же
Таблица 3
Сопоставление поверхностной плотности сепараторов и их сопротивления проколу при разной последовательности слоев в сепараторе. Номера образцов соответствуют номерам в таблице 1.
№
Первый слой нановолокон
Второй слой нановолокон
Т-ра ламинирования, °C
Сопротивление проколу, H
Поверхностная плотность сепаратора, г/м<sup>2</sup>
3А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0,1 г/м<sup>2</sup>)
140
1,6
20,1
3С
ПС (0,1 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
1,0
20,1
6А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
140
4,5
21
8С
ПС (2,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
4,5
22
7А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
140
3,2
20,5
6С
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
3.0
21
8А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (2,0 г/м<sup>2</sup>)
140
5,9
22
9С
ПС (3,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
5,2
23
9А
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
ПС (3,0 г/м<sup>2</sup>)
140
6,8
23
10С
ПС (5,0 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
6,0
25
11А
Ф-42 (5 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
140
1,0
6
3С
ПС (0,1 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
1,0
20,1
12А
Ф-42 (10 г/м<sup>2</sup>)
ПС (1,0 г/м<sup>2</sup>)
140
2,2
11
7С
ПС (0,5 г/м<sup>2</sup>)
Ф-42 (20 г/м<sup>2</sup>)
140
2,1
20,5
Таблица 4
Электрофизические параметры суперконденсаторов с заявляемыми сепараторами. Номера образцов соответствуют номерам в таблице 1.
Сепаратор
Условия
С, Φ
Ε. Дж
Ε, мВт·ч
I<sub>ут.ср,</sub> мА
КПД<sub>Q</sub>
С<sub>уд</sub>, Ф/г
С<sub>уд</sub>, Ф/см<sup>2</sup>
E<sub>уд</sub>, Вт·ч/кг
Е<sub>уд</sub>, Дж/см<sup>2</sup>
Celgard 2325
0…1В; ±100 мА
9.755
4.427
1.230
0.944
98.1
107
1.991
3.387
0.903
1А
0…1В; ±100 мА
9.780
4.457
1.238
0.377
99.2
108
1.996
3.409
0.910
8А
0…1В; ±100 мА
9.752
4.441
1.234
0.609
98.8
107
1.990
3.397
0.906
12А
0…1B; ±100 мА
9.755
4.458
1.238
0.437
99.1
107
1.991
3.410
0.910
Условные обозначения:
С - электрическая емкость, Φ
Ε - возвращаемая при разряде энергия, Дж (Вт·ч)
I<sub>ут.ср</sub> - ток утечки, усредненный за все время от начала заряда до окончания разряда, А
КПД<sub>Q</sub> - коэффициент полезного действия по заряду, вычисленный как частное от деления возвращенного при разряде электрического заряда (Кл) к полученному при заряде (Кл), ×100%, %
С<sub>уд</sub>, Ф/г - удельная емкость МАТЕРИАЛА, Ф/г<sup>2</sup>
С<sub>уд</sub>, Ф/см<sup>2</sup> - удельная емкость образца суперконденсатора (тестовой ячейки), Ф/см<sup>2</sup>
Е<sub>уд</sub>, Вт·ч/кг - удельная энергоемкость МАТЕРИАЛА, Вт·ч/кг
Е<sub>уд</sub>, Дж/см<sup>2</sup> - удельная энергоемкость образца суперконденсатора (тестовой ячейки), Дж/см<sup>2</sup>