196271. lajstromszámú szabadalom • Elektród másodfajú elektromos energiatároló eszközökhöz és másodfajú elektromos energiatároló eszköz
18 196271 19 amelynek egyik pólusa 5,3 V-os feszültségforrásra csatlakozott. A másik pólust 10 Ohmos terhelőellenállásra vezettük. A cellából kisütés útján a töltés legalább 80%-át eltávolítottuk és hozzávetőleg 800 elektromos kisütési és feltőltési ciklust hajtottunk végre legalább 80%-os elektrokémiai hatékonysággal. Az elektródok teljes súlyára vonatkoztatva az igy kialakított cella kapacitása az első példában ismertetettnek mintegy 70%-a volt. A jelen találmány szerint kialakított cellák belső ellenállása átlagban 0,41 ohm/m2 alatt marad, ha az elektródok három cellában vannak elhelyezve. Bár a mérések szerint az ellenállás 1 ohm/m2-nek adódott, ez az érték magában foglalja a töltési rendszerrel kapcsolódó kivezetőhuzalokat is, melyek hossza mintegy 6 m. A huzalok ellenállását és a rendszer teljes ellenállását feltöltés előtt megmérve számítottuk ki az akkumulátor (másodfajú áramforrás) ellenálláséra a fenti 0,41 ohm/m2 értéket. Az előzőekben ismertetett példák szerinti másodfajú elektromos energiatároló készülék vizsgálata során kapott adatok bizonyítására a Thornel nevű, VCB-45 jelű szövetből két elektródcellát alakítottunk ki, mégpedig olyan anyagból, amelynek Young-modulusa 315 GPa, fajlagos felülete hozzávetőlegesen 1 m2/g és alaktényezője legalább 10 000:1 értékű. Az előállítás során a szövetet 15,2x xl5,l cm-es lapokra vágtuk, a lapok négy szélét vörösrézzel bevontuk. Az így kapott jó áramvezetők felületét ezt követően a DERAKANE 470-36 jelű műgyantával bevontuk. Az áramvezető réteggel borított felületrész mintegy 2,6 cm széles volt, tehát 10x10 cm-es borítás nélküli szén alapú felület maradt vissza. Minden elektród 100 cm2 szabad felülete hozzávetőlegesen 6 g-nyi karbonszálat tartalmaz. Az elektródokat úgy választottuk el, hogy az egyik elektródot Celgard 5511 jelű mikroporózus polipropilén filmből készült hőkezelt zacskóban helyeztük el. Az elektródokat és a szeparátorelemet polietilén zacskóban helyeztük el, a zacskót gyakorlatilag vízmentes elektrolittal töltöttük fel, ahol az elektrolit propilén-karbonátban oldott 15 sX lítium-perklorátot (LiCICú) tartalmazott. Az igy kialakult együttest két műanyag sarokboritólap közé helyeztük el, amelyek alátámasztják az elektrolitot hordozó zacskó oldalfalait. A DEKAKANE nevű műgyantával beborított vörösréz vezetőréteg vastagságát úgy választottuk meg, hogy ennek hatására a két elektród szálszerü része az intenzív összenyomás során is egymástól minimális távolságra kerül. A későbbiekben 10x10 cm-es elválasztólemezeket iktattunk be az oldalsó szorítólapok közé, hogy igy az elektród és a szeparátor kombinációját lehető legszorosabban egymáshoz illeszthessük. Ennél. hatására a cella ellenállása 0,9 ohmról 0,7 ohmra csökkent. A cella előzőekben ismertetett két konfigurációját különböző kisütési sebességek mellett vizsgáltuk tovább. Az első esetben, amikor a cella belső ellenállása 0,9 ohm volt, az elektródok egymástól való elválasztását az epoxigyanta rétege biztosította, és igy közöttük mintegy 4 mm-es távolság maradt. A másik esetben, amikor a cella belső ellenállása 0,7 ohm volt, az elektródokat a központi részükön csak a közöttük elhelyezett és 1 mm-nél kisebb vaastagságú porózus polipropilén szf parótorelem választotta el. Az eredményeket a csatolt ábra mutatja. Az 1. ábra görbéi azt mutatják, hogy a kapcsokon kapott feszültség hogyan változik a töltéssel, a szálak tömegegységére eső töltésmennyiséggel a 0,9 ohm belső ellenállású cella esetében, ha a kisütés ideje 6 és 3/4 óra között változik. Ezek a kisütések az ún. első plateau-nak felelnek meg (2 V-os feszültségig kisütve). Feltételezve azt, hogy az első plateau-hoz tartozó teljes kapacitás 180 coulomb, a szálak minden g-jára a 2 V-os letörési feszültség eléréséig, az abszcisszán megadott értékekhez tartozó kisütési százaiéi rendelhető, ahol a 180 coulomb/g érték a 100%-os kisütésnek feleltethető meg. Állandó terhelés mellett 3 óra alatt nagyjából ugyanakkora teljes energiát lehet kivenni az eszközből, mint a 6 órás terhelés mellett. A viszonylag gyors, 3/4 órás kisütés so 'án bizonytalanságok keletkeznek a cella ellanállása és az elektród polarizációja miatt. Az elektródon észlelhető áramsürűség az adott kisütési sebességek mellett a következő érméket mutatja: Kisütés ideje (óra) Átlagos áramsürűség állandó terhelés mellett (A/m2) 6 5 3 10 1.5 20 0.75 40 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 11
