СУПЕРКОНДЕНСАТОР С ДВОЙНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности - к конструкции суперконденсаторов с двойным электрическим слоем.
Прототипом полезной модели является суперконденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий выполненный в виде силовых плит и обечайки герметичный корпус с двумя токовыводами, в котором размещено необходимое количество последовательно-параллельно соединенных элементарных суперконденсаторов, образующих пакеты, каждый из которых состоит из расположенных между металлическими токовыми коллекторами двух электродов на основе высокодисперсного углеродного материала, пропитанных водным или органическим электролитом и разделенных сепаратором с ионной проводимостью - патент США №5420747, H01G 9/00, 1993 г.
2
Недостаток прототипа состоит в том, что, известное устройство имеет достаточно большой вес за счет использования в конденсаторе большого количества промежуточных токосъемных пластин (более одной тысячи штук), контактирующих с углеродным материалом электродов. Контактное сопротивление металл - углерод достаточно велико, несмотря на то, что для его уменьшения используется сжатие конденсаторных пакетов до 25 кг/см. Такой уровень сжатия требует мощного стального корпуса, что, совместно с суммарным весом металлических промежуточных токосъемных пластин, приводит к увеличению веса конденсатора и, как следствие, уменьшению его удельных энергетических характеристик.
В связи с этим, техническая задача, решаемая полезной моделью - увеличение импульсной мощности и удельных энергетических характеристик за счет уменьшения внутреннего сопротивления и снижения веса устройства.
Эта задача решена в конденсаторе с двойным электрическим слоем, содержащем выполненный в виде силовых плит и обечайки герметичный корпус с двумя токовыводами, в котором размещено необходимое количество последовательно-параллельно соединенных элементарных суперконденсаторов, образующих пакеты, каждый из которых состоит из расположенных между токовыми коллекторами двух электродов на основе высокодисперсного углеродного материала, пропитанных водным или органическим электролитом и разделенных сепаратором с ионной проводимостью, при этом, токовые коллекторы выполнены из углеродного материала.
В частных случаях в качестве углеродного материала применяют ацетиленовую сажу.
Конструкция суперконденсатора приведена на чертеже.
Герметичный корпус 1, выполненный из силовых плит 2 и обечайки 3, имеет два токовывода 4, 5. Корпус 1 изолирован от пакетов двухслойной изоляцией 6, первый слой которой представляет собой герметизирующий материал, например, эпоксидный компаунд, а второй слой - пенообразный материал.
В корпусе 1 размещено необходимое количество последовательно-параллельно соединенных элементарных суперконденсаторов, образующих пакеты 7, каждый из которых состоит из необходимого количества расположенных между токовыми коллекторами 8 двух электродов 9, 10 на основе высокодисперсного углеродного материала, в частности - ацетиленовой сажи, пропитанных водным или органическим электролитом и разделенных сепаратором 11 с ионной проводимостью. Последовательное соединение элементарных суперконденсаторов осуществляется путем их последовательного набора в пакет 7, а параллельное соединение пакетов 7 осуществляется с помощью шины 12 параллельного соединения пакетов 7.
При этом, токовые коллекторы 8 выполнены из углеродного материала, например, ацетиленовой сажи.
Конденсатор изготавливают следующим образом.
Токовые коллекторы 8 из ацетиленовой сажи изготавливаются методом горячего прессования в пресс-формах, форма и геометрические размеры которых соответствуют требуемой форме и размерам электродов.
Сборка пакетов 7 производится по обычной схеме, т.е. на силовую плиту 2 корпуса 1 укладывают токовывод 4, а затем - систему «электрод-сепаратор», в которую входит токовый коллектор 8 и так далее.
Таким образом, предлагаемое выполнение коллекторов 8 (промежуточных токосъемных пластин) из углеродного материала значительно снижает контактное сопротивление системы «токосъемник-электрод», материалы которой оказываются близки по своим физико-химическим свойствам и снижает требования к степени сжатия пакетов и прочности корпуса, что увеличивает импульсную мощность, а за счет снижения веса повышает удельные энергетические характеристики конденсатора.