196271. lajstromszámú szabadalom • Elektród másodfajú elektromos energiatároló eszközökhöz és másodfajú elektromos energiatároló eszköz
8 19527! 9 A találmány szerinti elektród kialakításához alkalmazott szén alapú anyagot és az előállítási technológiát az előzőek szerint úgy választjuk, hogy a kívánt fizikai tulajdonságokkal jellemzett anyag jöjjön létre. Ez képes lehet legalább 100 feltöltési és kisütési ciklus eltűrésére, amely során többször mély elektromos kisülést alkalmazunk, vagyis az elektromos feltöltéssel elért kapacitás legalább 70, előnyösen legalább 80%-ának megfelelő kisütést érünk el. Az Így kapott elektródban a szén alapú anyag minden g-jára 150 coulomb kisütési kapacitás érhető el, míg 70%-nál nagyobb columetriai hatékonyság úgy biztosítható, hogy az anyag méreteiben lényeges, megfordíthatatlan változás (vagyis 5%-ot túllépő méretváltás) nem lép fel. Az ismert eljárásoknak megfelelően a szén alapú anyagot úgy tesszük elektromosan vezetővé, hogy a kiindulási anyagot legalább mintegy 850 °C hőmérsékletre hevítjük és ezen a hőmérsékleten tartjuk, amíg a kívánt vezetőképesség kialakul. A szeri alapú kiindulási anyag, amely alkalmas lehet az elektródok elektromosan vezető szén alapú részeinek létrehozására, készülhet kátrányból (kőolaj vagy kőszén feldolgozási maradványaiból), poliaeetilénböl, poliak ril-nitrilböl, polifenilénből, SARAM jelű anyagból és hasonlókból. A szén alapú kiindulási alapanyagnak bizonyos vázszerű irányított szerkezettel kell bírnia, vagyis az anyagoknak vagy lényeges koncentrációban kell irányított bertzolszerű strukturális elemeket vagy olyan strukturális elemeket tartalmazniuk, amelyek hevítés hatására alkalmasak benzolszerü vagy más térbelikig orientált szerkezet felvételére az alapanyag felszínén vagy ahhoz közel. A szén alapú anyagok előnyős példáiként említhetők meg azok az anyagok, amelyek ilyen vázszerű szerkezetei mutatnak hevítés hatására és amelyek sokszoros vagy elemi szálak halmazait tartalmazzák és kőolajkátrányból vagy poliakril-nitrilböl készülnek. Ilyen sokszoros vagy elemi szálas struktúrák könnyen átalakíthatok kötegekké és fonalakká, amelyek azután szövetszerü termékként dolgozhatók fel. Karbonizálható elemi szálas fonalak előállítására alkalmas technológia ismerhető meg például a 4 005 183 sz. US szabadalmi leírásból. A fonalakat kötegekké, pászmákká fogjuk össze és ezekből szövetet készítünk. A szövetet ezután általában 1000 °C fölötti hőmérsékletre hevítjük, majd ezen vagy esetleg valamivel alacsonyabb hőmérsékleten tartjuk mindaddig, ameddig a szövet, karbonizálódik, anyaga elektromosan vezetőképessé válik és így létrejön az a struktúra, amelynek fizikai jellemzői megfelelnek a fentiekben (11...16) pontok alatt ismertetett paramétereknek. Ez a szövet az isméid módon, célszerűen létrehozott elektrongyűjtő szerkezettel együtt különösen alkalmas arra, hogy a jelen találmány szerinti másodfajú elektromos energiatároló eszköz elektródjaként alkalmazzuk. A szén alapú alapanyagnak ennek megfelelően célszerűen végtelen szálakból vagy vágott szálakból, fonalakból kialakított pászma, szálkőteg, amelynek felhasználásával, isméid. technológiákkal (szövési, kötszövési vagy szövés nélküli vagy kötési eljárásokkal) az elektród elkészíthető. A fonalak önmagukban is szövetszerű szerkezetté vagy papirszerü termékké vagy nemez jellegű sík termékké egyesithetők. Bebizonyosodott, hogy a rövid fonalakból, 1...10 cm hosszúságú vágott szálakból álló anyagból szövéssel sikerült olyan szövetszerű terméket előállítani, amely a kívánt feltételeknek megfelel. Nyilvánvaló, hogy mivel előnyös az alapanyagot célszerűen stabilizált állapotban (így pl. oxidálás után) még a karbonizélás előtt a kívánt alakra hozni (szőni, kötni vagy nemezeim), az ilyen konstrukció akkor is létrehozható karbonízálés után, ha a Young-modulus értéke előzőleg még 380 GPa és célszerűen 269 GPa alatt marad, tekintettel a gépi gyártás igényeire. A szén alapú anyag egyébként létrehozható filmszerű alapanyagból is. A karbonizálás vagy grafitizálás foka - úgy tűnik - nem olyan tényező, amely különösebb szerephez jut a találmány szerinti, másodfajú elektromos energiatároló eszközökhöz kialakított elektródok létrehozása során; ehhez csak annyit leéli megjegyezni, hogy a technológiának ez a lépése azért fontos, mert ezzel lehet biztosítani az anyag elegendően nagy elektromos vezetőképességét, továbbá azokat a fizikai és mechanikai tulajdonságokat, amelyek a fentiekben jellemzett felhasználási feltételek mellett lényegesek. Az irodalom úgy tartja, hogy csak részben karbonizált az az anyag, amelynek karbonizálási foka 90% körüli. A 91...98%-os karbonizálási fokot tekinti a szakirodalom kielégítőnek, míg 98%-os karbonizálási fok fölött grafitizálásról beszél. Meglepően adódott az az eredmény, hogy a 93...99%-os karbonizálási fokú szén alapú anyagok önmagukban nem alkalmasak elektródok kialakítására, csak akkor, ha az elektromos feltöltési és kisütési ciklusok során méreteik stabilitása megmarad. így például az RPG és GRAFOIL jelű grafitok karbonizálási foka elegendően magas értéket ér el, elektromos vezetőképességük és fajlagos felületük is kielégíti a követelményeket, de a Young-modulusuk és alaktényezőjük nem megfelelő, ezért, mint említettük, a találmányszerinti másodfajú elektromos energiatároló eszközök kialakítására nem alkalmasak. A találmány szerint olyan másodfajú elektromos energiatároló eszköz hozható létre, amelynek újratölthetősége mellett a polaritása is váltható. Ez legalább egy olyan elektródpár jelenlétét tételezi fel, amelyek anyagát a fentiekben már ismertetett szén alapú anyag alkotja és amely házban elren5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
