196271. lajstromszámú szabadalom • Elektród másodfajú elektromos energiatároló eszközökhöz és másodfajú elektromos energiatároló eszköz
4 1 Of',2 71 5 mis' az elektrolit LiOFiSOi-DMSU (dimelii-sz.ulfil) összetételű. A grafit elektródot a Great Lakes Carbone Co. által előállítóit. R-l jelű nukleáris reaktorfokozatú grafitból készítik és ez a szabadalmi leírás szerint gyakorlatilag csak 9 feltöltési és kisütési ciklust bír ki. A szabadalmas ellenőrizte a grafitból készült szövet minőségét is és azt nem megfelelőnek találta. Hasonlóképpen nem kielégítő eredményt hoztak a többi grafitok is, azzal, hogy a legjobb eredményt a pirolitikusan előállított grafit biztosította, amely 33 elektromos feltöltési és kisütési ciklust bírt ki. A 3 037 025 sz. US szabadalmi leírásban De.v és társai olyan elrendezést ismertetnek, amelyben nagy fajlagos felületű szenet vagy grafit alapú anyagot alkalmaznak >-s ennek pórusai adnak helyet a szükséges kémiai reakcióknak. Ezt az anyagot, azonban a szén alapú anyag felületének folytonossági hiányai miatt nem megfelelő elektromos vez**tök«i*ességümvk kell tartani. .Az is bizonyos, hogy a hosszú újratöltési ciklusokat igénylő feltöltési és kisütési üzemmód mellett az ilyen anyagokkal felépített másodfajú elektromos áramforrásokban a szén alapú anyagból álló alkatrészek méreteinek stabilitása és strukturális alaktartása nem éri el a megkívánt szintet. A jelen találmány kidolgozása során az előzőleg említett GRAF01L jelű anyagot is vizsgáltuk, amely az első elektromos töltési ciklusban már meghibásodott. Az RPG jelű grafitból készült elektródok szintén igen gyorsan tönkrementek. Kiderült, bogy a pozitív elektródot az RPG jelű grafitból kialakítva anyagának több mint 20%-a 27 elektromos töltési és kisütési ciklus után pelyhekkénl, szemcsékként, és por formájában eltávozott, az elektródból kihullt. Meg kell jegyezni, hogy a műszaki szintet meghatározó irodalmi források szerint az elektródok szerkezetének szétesése és károsodása annak tudható be, hogy az elektromos feltöltés és kisütés ciklusai során az elektródtest először kitágul majd összehúzódik, ezért a lemezes szerkezetű grafitban a lapszerü elemek egyre könnyebben szétválnak, amit a ciklusokat kisérő mechanikai igénybevételek okoznak. A jelen találmány kidolgozása során folytatott kísérletek bizonyították, hogy a lapszerü grafitrészecskék ilyen jellegű leválása az emliteU grafit alapú anyagoknál az ismételt elektromos feltöltési és kisütési ciklusok során egyre intenzivebbé válik. A találmány célja a szén alapú anyagok fenti hátrányainak kiküszöbölése és ennek megfelelően feladata olyan másodfajú elektromos energiatároló eszköz, illetve ilyen eszközhöz alkalmas olyan elektród kidolgozása, amelyeket bosszú élettartam jellemez, amelyek veszélyes károsodás nélkül jelentős számú elektromos feltöltési és kisütesi ciklust bírnak el. A kitűzött feladat megoldására ezért másodfajú elektromos energiatároló eszközök kialakításához alkalmas olyan elektródot dolgoztunk ki, amelynek elektromosan vezető, szén alapú anyagból álló elektródteste és ezzel csatlakoztatott elektromos vezetője van, ahol az elektródtest legalább a felületénél vagy annak közelében vázszerű szerkezetű anyagként, van kialakítva, és a találmány szerint a szén alapú anyag fúziós benzolgyűrűs szerkezeti csoportokkal létrehozott szálakkal van siklapként kialakítva, a szén alapú anyag Young-modulusa legalább (3,9 GPa és legfeljebb 380 GPa, fajlagos felülete 0,1...50 m2/g, míg szálainak alaktényezője vagy a szén alapú anyag ezzel egyenértékű hosszúság/átméró vagy hosszúság/szélesség aránya legalább 100:1. Az elektródtest szén alapú anyaga célszerűen 0,1... 10 m2/g fajlagos felülettel van kialakítva, Young-modulusa 138...310 GPa. Előnyösen a szén alapú anyag integrált önhordó struktúraként van kialakítva, amelynek oldalai 6,45 cm2-nél, előnyösen 930 cm2- -nél nagyobb felületűek, továbbá a szén alapú anyag filmrétegként, papírként, papirszerü anyagként, nemezszerű szálas anyagból álló sikelemként vagy ezekből összeállított egységként van kialakítva. Célszerűen a szén alapú anyag szövetként vagy nemez jellgű szövetként, vagy lapként van végtelen elemi szálak legalább egy kócolt halmazéval vagy 1...10 cm hosszúságú vágott elemi szálak legalább egy fonatával kialakítva, ahol a szövet lehet például szövött vagy kötött anyagú. A találmány szerinti elektród szén alapú anyagát célszerűen 850 °C-nél nagyobb hőmérsékletre való hevítéssel tesszük vezetővé, biztosítjuk legfeljebb 20 ppm víztartalmát. Ehhez előnyösen a kiindulási anyag bitumenszurokból vagy poliakril-nitrilből készített monofii pászmaként vagy szálként van kialakítva. Ugyancsak a találmány elé kitűzött feladat megoldására másodfajú elektromos energiatároló eszközt is létrehoztunk, amelynek elektromosan nemvezető belső felülettel, folyadékzáró külső felülettel vagy rétegelt testként kialakított háza és a házban elrendezett legalább egy cellája van, ahol minden cella elektromosan vezető, egymástól elektromosan szigetelt elektródok pórját tartalmazza, továbbá a házban lényegében nemvizes elektrolit van, mig a találmány szerint minden cellában legalább egy elektród fúziós benzolgyürüs szerkezeti csoportokkal létrehozott szálakkal síklapként kialakított szén alapú anyagból álló elektródtesttel van kiképezve, ahol a szén alapú anyag Young-niodulusa legalább 6,9 GPa és legfeljebb 380 GPa, fajlagos felülete 0,1...50 m2/g, núg szálainak alakLényezöje vagy a szén alapú anyag ezzel egyenértékű hosszúság/átméró vagy hosszúság/szélesség aránya legalább 100:1, továbbá 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 GO 65 4
