Un electrodo supercondensador a base de agua de polo común positivo y negativo y un método de preparación del mismo

Resumen: en este trabajo se estudió el material, fórmula, proceso de dosificación y proceso de recubrimiento del supercondensador a base de agua con polos comunes positivos y negativos, y se preparó el electrodo con buen desempeño. El contenido de sólidos y la viscosidad de la suspensión negativa pueden alcanzar el 23% y 18 Pas, con buena uniformidad. A través de un control del proceso de recubrimiento, haga que el electrodo terminado tenga buenas propiedades adhesivas y la resistencia de la superficie sea menor, la resistencia de la superficie positiva es de aproximadamente 1100 Ω, la resistencia de la superficie negativa es de aproximadamente 132 Ω; Después de ensamblar el electrodo, el voltaje de trabajo del supercondensador a base de agua con polos comunes positivos y negativos puede alcanzar 1.6v, que es el doble del voltaje de trabajo del supercondensador tradicional a base de agua y mejora en gran medida la densidad de energía del supercondensador.

Palabras clave: tecnología de supercondensador a base de agua de electrodo común positivo y negativo

Uno, prólogo

Los supercondensadores también se conocen como condensadores electroquímicos [1-3], que son de gran importancia para arrancar, acelerar y conducir cuesta arriba de vehículos eléctricos. La energía específica extremadamente baja de los supercondensadores tradicionales hace que sea imposible que se utilicen solo como fuente de energía de los vehículos eléctricos. Por tanto, la potencia específica y la energía específica de los supercondensadores pueden mejorarse [4], lo que los hace tener importantes ventajas como energía auxiliar [5]. En el automóvil, cuándo arrancar y subir rápidamente, proporciona alta corriente y alta potencia, en la conducción normal mediante la carga rápida de la fuente de alimentación principal, cuando el generador de almacenamiento rápido del freno produce alta corriente, puede reducir las restricciones en la carga de gran corriente de la batería eléctrica. vehículo y prolongar en gran medida la vida útil de la batería, mejorar el automóvil eléctrico es práctico, ya que el inicio del vehículo eléctrico de celda de combustible es. En todo el proceso de carga y descarga, los supercondensadores no tienen reacción química, ni rotación de alta velocidad u otro movimiento mecánico, ni contaminación del medio ambiente [6] ni ruido. Son de estructura simple, livianos y de pequeño volumen, lo que los convierte en acumuladores de energía ideales.

En este trabajo se estudia el electrodo de un supercondensador a base de agua con polos comunes positivos y negativos. Este electrodo se usa para ensamblar para obtener el supercondensador [7-8], que tiene la mayor ventaja de una pequeña resistencia interna y alto voltaje. Su único voltaje de trabajo puede alcanzar 1.6v, que es una vez el voltaje del supercondensador tradicional a base de agua.

En segundo lugar, el experimental

El supercondensador a base de agua con polos comunes positivo y negativo fabricado por nosotros está compuesto por cuatro unidades, a saber, electrodo, película de polipropileno [9], electrolito y carcasa. Los electrodos están separados entre sí por una membrana con iones que bloquean los electrones para la laminación en serie, que se ensambla en una carcasa metálica, se inyecta electrolito y se sella.

(1) método de fabricación de electrodos

1. La proporción de materiales de electrodos positivos y negativos y el proceso de preparación de la lechada

Agregar aglutinante (PTFE) al tanque de mezcla al vacío de agua destilada, mezclar 0.5 h hace que el PTFE se disperse uniformemente, agregar el agente conductor SP (high tremie, Suiza) y la suspensión de CNT (Beijing day nai technology co., LTD., China) 2 h para revuelva completamente disperso, agregue litio ácido manganeso (hunan shanshan technology co., LTD., China) revuelva 3 h para formar una pasta de ánodo uniforme, pegue la viscosidad final de 5 ~ 6.5 Pa. S, el contenido de sólidos es de aproximadamente 55%, material para unir porcentaje de calidad para el OVM: PTFE: SP: CNT = 92: 3: 2: 3. Agregar CMC (modelo A30000, América) al tanque de mezcla al vacío de agua destilada, mezclar 2 h hace que CMC se disuelva completamente, agregar el agente conductor SP (high tremie, Suiza) y la suspensión de CNT (Beijing day nai technology co., LTD., China) agitar 2 h hasta que esté completamente disperso, luego agregar carbón activado AC (área de superficie específica 2000 + 100 m2 / g, Shanghai of carbon material co., LTD.) 4 h para agitar completamente disperso, agregar SBR (solución acuosa al 50%, shenzhen kuyt material co., LTD.) solución de agitación 1 h para formar una pasta de ánodo uniforme, la viscosidad final de la suspensión fue de 16 ~ 18 pa.s, el contenido de sólidos fue de aproximadamente el 25% y el porcentaje de masa del material fue AC: CMC: SP : CNT: SBR = 90,5: 2: 2: 3: 2,5.

2. Proceso de fabricación de electrodo común positivo y negativo.

La lechada de electrodos positivos y negativos se recubre en la máquina de recubrimiento de las capas superior e inferior especiales del horno de cocción aislado. De acuerdo con los requisitos tecnológicos de densidad de superficie de electrodo positivo (150 10) g / m2 y densidad de superficie de electrodo negativo (268 5) g / m2, la suspensión de electrodo positivo y negativo se recubre en el mismo conjunto de fluido para formar el positivo / negativo electrodo común.

(2) método de ensamblaje de supercondensadores a base de agua con polos comunes positivos y negativos

Luego corte la bobina de electrodo calificada en el tamaño que cumpla con los requisitos del proceso. El núcleo del supercondensador está formado por la superposición de 10 unidades en el modo en serie de "líquido colector - electrodo positivo - diafragma - electrodo negativo - líquido colector - electrodo positivo - diafragma", como se muestra en la figura 1. El núcleo del supercondensador se coloca en la cáscara y se agrega el electrolito preparado (sulfato de litio). La carcasa está sellada con resina y el condensador sellado se aprieta bajo una prensa de 50T. Finalmente, el condensador se activa en el equipo de prueba de precisión para formar un supercondensador a base de agua de polo común positivo y negativo, como se muestra en la figura 2.

(3) prueba de supercondensadores a base de agua con polos comunes positivos y negativos

Después de que el supercondensador a base de agua ensamblado con polos comunes positivos y negativos se carga y activa, tiene las características de supercondensador. La rápida adsorción y desconexión realizan las funciones de carga rápida y gran descarga de corriente de la fuente de alimentación.

Se utilizó la corriente de 1A para cargar y descargar el supercondensador, y se obtuvo su voltaje de trabajo y densidad de energía.

Iii. Resultados y discusión

(1) análisis de electrodo común positivo y negativo

1. Buena uniformidad de la pasta negativa.

La uniformidad de la lechada afecta directamente al efecto de recubrimiento. El carbón activado tiene un área superficial específica relativamente grande, lo que da como resultado un contenido de sólidos relativamente bajo de solo aproximadamente el 20% y una viscosidad relativamente alta de aproximadamente 20 pa.s cuando se hace la suspensión. La lechada de electrodo negativo tiene una buena fluidez en la salida, con un contenido de sólidos del 23% y una viscosidad de 18pa.s. Durante el proceso de recubrimiento, la lechada no se verá afectada por factores ambientales externos, como la aglomeración, la aglomeración, la cuchilla del tapón, etc.

2. El electrodo polar común a base de agua positivo y negativo tiene buenas características de unión

El electrodo tradicional a base de agua tiene el fenómeno de agrietamiento en el proceso de recubrimiento y caída de escoria en casos graves. Sin embargo, el electrodo a base de agua con polos comunes positivos y negativos producido por el proceso en este papel tiene buenas características de adhesión, lo que reduce en gran medida la resistencia de contacto entre la lechada y el colector, mejorando así su rendimiento de polarización.

3. Baja resistencia de la superficie del electrodo

La resistencia superficial del electrodo polar común a base de agua positivo y negativo es pequeña mediante un control estricto en la selección del material, el proceso de procesamiento por lotes, el proceso de recubrimiento, etc. El uso de un multímetro midió la resistencia de la superficie y la resistencia de la superficie del electrodo a base de agua tradicional y los resultados de la medición muestran que el positivo y negativo de la resistencia de la superficie del electrodo extremadamente positivo del electrodo a base de agua es de aproximadamente 1100 Ω, la resistencia de la superficie del cátodo es de aproximadamente 132 Ω, ánodo tradicional La resistencia de la superficie del electrodo es de aproximadamente 3140 Ω, aproximadamente 542 Ω de resistencia de la superficie del cátodo.

(ii) análisis de rendimiento de prueba de supercondensadores

HIGO. 4 muestra la curva de prueba del rendimiento eléctrico de supercondensadores procesados con electrodos a base de agua de polos comunes positivos y negativos fabricados por nosotros. La figura muestra que el supercondensador tiene un alto voltaje, y el voltaje único puede alcanzar más de 1.6v (el voltaje más alto puede alcanzar 1.8v), y la densidad de energía calculada puede alcanzar 20Wh / kg (densidad de energía E = 1 / 2cu2). En comparación con el voltaje de 0,8 V del supercondensador tradicional a base de agua, su voltaje se duplica. Cuatro, conclusión

En este trabajo se estudia un método de preparación de electrodo supercondensador a base de agua con polos comunes positivo y negativo, y el electrodo obtenido por este método tiene un buen desempeño. Los resultados de la prueba mostraron que el contenido de sólidos y la viscosidad de la suspensión negativa podrían alcanzar 23% y 18000mpa.s, con buena uniformidad. Más o menos el rendimiento de unión total extremadamente bueno del electrodo y la resistencia de la superficie está optimizada, la resistencia de la superficie positiva es de aproximadamente 1100 Ω, la resistencia de la superficie negativa es de aproximadamente 132 Ω; El voltaje de trabajo único puede alcanzar más de 1.6v, que es una vez del supercondensador tradicional a base de agua (0.8v), y la densidad de energía se puede mejorar en gran medida para llegar a 20Wh / kg.

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