196271. lajstromszámú szabadalom • Elektród másodfajú elektromos energiatároló eszközökhöz és másodfajú elektromos energiatároló eszköz
fi 196271 7 célszerűén a szeri alapú anyai l'iimreteükent. papinkéin, papirszerü anyagként, nemezszerú szálas anyagból álló siketemként vagy ezekből összeállított egységként van kialakítsa. A találmány szerinti másod fokú energiatároló eszközökben célszerűen tflukt romosait nem vezető, vegyileg stabilis nemvi/es oldószert, például propilén-karbonátot es abban oldott ionizálható sót, például litium-perklorátot tartalmazó elektrolitot alkalmazunk, mig az elektrolitban levő oldószer oxigént, ként és/vagy nitrogént szénatomhoz kötve elektrokémiai, kémiailag nem reaktív állapotban tartalmazó vegyület, es a só alkálifémet tartalmaz. A kitűzött feladat megoldására kidolgozott másodfajú elektromos energiatároló eszköz a legkedvezőbb hatást akkor biztosítja, ha minden cella minden elektródja fúziós benzolgyürűs szerkezeti csoportokkal létrehozott szálakkal siklapként kialakított szén alapú anyagból álló elektródt.esU.el van kiképezve, ahol u szén alapú anyag Young-modulnsa legalább 6,9 GPa és legfeljebb 380 GPa, fajlagos felülete 0,1 — 50 m2/g, mig szálainak alaktényezője vagy a szén alapú anyag ezzel egyenértékű hosszúság/átmérö vagy liosszúság/széiesség aránya legalább 100:1. továbbá célszerűen a szén alapú anyag filmrétegként, papírként, papirszerű anyagként., nemezszerű szálas anyagból álió sikeremként vagy ezekből összeállitott egységként van kialakítva. Az elektródok között előnyös távolságtartás céljából elektromosan nemvezetö, ionéteresztö anyagból készült elemekei beépíteni. A találmány szerinti kialakítással olyan elektródok, illetve elektromos energiatároló eszközök állíthatók elő, amelyekben az ismételt elektromos feltöltési és kisütési ciklusok során a fizikai méretek változása legfeljebb 5% és lehetséges olyan cellák létrehozása, amelyekben az elektródok polaritása szükség szerint változtatható, megfordítható. A találmány' tárgyát a továbbiakban példakénti kiviteli példák alapján ismertetjük részletesen, és ennek során a csatolt mérési eredményeket bemutató 1-5. ábrát tartalmazó rajzra hivatkozunk. A találmány' értelmében a javasolt elektród lapszerü, szálas elemekből felépülő anyagból készül. Az elektród lényegében oly'an szén alapú anyagból áll, amely a következő fizikai feltételeknek tesz eleget: (I) Az any'ag Young-modulusa a 6,7...380 GPa, célszerűen a 138...310 GPa tartományba esik, amit a szálas anyag feldolgozásával érünk el. Ez a feldolgozás a textiliparban ismert, rendezett és rendezetlen szalstruktűrájú (mint kötött, szövött vagy' nemez jellegű) anyagok önmagában ismert módszerekkel történő előállítását, jelenti. 12) A szén alapú anyag lét re hozásához olyan módszert választunk, amely' n 100:1 értékű alaklény'ezőt biztosítja. Az alak tényező) (a szálak hosszának és átmérőjének viszoiiva) a szakszerű vegy szálakból kialakított szén alapú anyag egy pászmájára vonatkozik, illetve sikszerü kialakításra is értelmezhető: a 1 ipos anvag hosszúságának és mélységének '(szélességének) arányét jelenti. (3) A végtelen vagy vágott elemi szálakból, szálkötegekből esetleg vékonyrétegként kialakított szövött, kötött vagy nemszövöl t anyagként létrehozott szén alapú anyag strukturális és mechanikai szilárdságát az előállítási módjával függetlenül az alapanyag előállítási eljárásától is oly módon biztosítjuk, hogy az alátétlemez vagy' más tartóelem fői májában ne igén.veljen alátámasztást, és a szén alapú anyag a kívánt alakját (film, lemez vagy lap) legalább 100 elektromos feltoltét i és kisülési ciklus során megtartsa. Ez vé’aszlást jelent ismert technológiák között. Cé;szerű olyan technológiát és any'agot választani, amellyel a szerkezeti any'ag pehelyszerü réteges kiválása nélkül legalább 500 élt ktromos feltöltési és kisütési ciklust eltü"ó szerkezet hozható létre, aminek során az elektród szén alapú any'agénak minden g-ji.ra legalább 150 coulomb kisütési kapacitás ju .hat, és az elektrokémiai (coulometriás) hatékonyság 70%-nál nagyobb, célszerűen legalább 80%. (4) Az any'ag fajlagos felülete legalább 0,J mz/g legyen, de kisebb, mint az aktivált abszorpciós szenet általában jellemző fajlagos felület, elöny'ösen tehát 50 m2/g-nál kisebb; célszerűen a 10 mz/g értéket ne lépje túl. A legelőnyösebbnek az 5 m2/g alatti értékek tűnnek. Ezt is a kiindulási anyag megválasztásával érjük el. (5) A szén alapú anyag alaktavtésa elegendően nagy legyen ahhoz, hogy a belőle létrehozott alkotóelemek megtarthassák lemezszerű kialakításukat, ha a felület legalább 6,45 cm2, de akár 930 cm2-nél is nagyobb, és eközben ne igényeljen más alátámasztást, mint az elektród szélső tartományét boritó fémes vezető részt, amely merevítő hatású. (6) A másodfajú elektromos energiatároló eszközben a találmány szerinti elektród ally; Imazása során a víz részarányénak általában 100 ppm alatt kell maradnia, vagyis az eszköz gyakorlatilag vízmentes. Célszerűen azonban, ha a víztartalom 20 ppm alatt van, előnyösen 10 ppm-nél nem nagyobb. A találmány szerinti eszköz képes egyébként 300 ppm-ig terjedő víztartalom mellett is üzemelni, de élettartama - elektromos feltöltési és kisütési ciklusokban számolva - a víztartalom növekedésének arányéban csökken. Ezért tört kedni kell a nedvességtartalom csökkentésére. Nagy’ víztartalom esetén az eszközt szét k< ll szedni, majd kiszárítás után összerakni, di a szárítási művelet során az alkalmazott anyagoknak nem szabad olyan változásokon átmenniük, amelynek összeszerelés után a felújított. másodlagos energiatároló eszköz működőképességét lerontják. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 G0 G5 5
