КОНДЕНСАТОР С ДВОЙНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЛОЕМ Российский патент 1997 года по МПК H01G9/58 H01G9/155 

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к производству конденсаторов с двойным электрическим слоем (КДЭС).

Известен конденсатор с двойным электрическим слоем (ДЭС), содержащий корпус, размещенные в нем металлические коллекторные пластины, поляризуемые угольные электроды и сепараторы, пропитанные электролитом (заявка Японии N 60-26285, кл. H OI G 9/00, опубл. 1985).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного конденсатора, относится его большое внутреннее сопротивление.

Наиболее близким к заявляемому объекту по совокупности признаков является конденсатор с ДЭС, содержащий корпус, размещенные в нем металлические коллекторные пластины, поляризуемые угольные электроды и сепараторы, пропитанные электролитом (заявка РСТ N 092/12521, кл. H OI G 9/00, 1992), принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного конденсатора с ДЭС, принятого за прототип, относится то, что в известном конденсаторе также велико внутреннее сопротивление.

Это вызвано тем, что микротвердость поверхностного слоя никеля по сравнению с твердостью поляризуемого электрода может быть различной, в том числе идентичной или почти равной ей. В результате этого при сборке конденсатора (при фиксировании под давлением) не происходит увеличения площади контакта между коллекторными пластинами и поляризуемыми электродами.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение нового конденсатора с ДЭС из известного ряда таких же конденсаторов, который по сравнению с другими представителями этого ряда имел бы наименьшее внутреннее сопротивление.

Техническим результатом, полученным при осуществлении изобретения, является высокомощный конденсатор с ДЭС, позволяющий реализовывать большие импульсы тока в разряде за счет низкого внутреннего сопротивления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном конденсаторе с ДЭС, включающем корпус, размещенные в нем металлические коллекторные пластины, поляризуемые угольные электроды, сепараторы, пропитанные электролитом, коллекторные пластины выполнены из металла с соотношением микротвердости поверхностного слоя к твердости электрода, равным 0,30 0,29.

Заявленный конденсатор с ДЭС обеспечивает снижение внутреннего сопротивления вследствие увеличения контактной поверхности между коллекторной пластиной и угольным электродом. Это вызвано вдавливанием фрагментов угольного электрода в более мягкий материал коллекторной пластины.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

На чертеже схематично изображен заявленный конденсатор.

Конденсатор с двойным электрическим слоем включает корпус 1, зафиксированные в нем под давлением коллекторные металлические пластины 2, поляризуемые угольные электроды 3, сепаратор 4, пропитанный водным электролитом.

Наличие высокопроводящих водных электролитов обеспечивает низкое удельное сопротивление.

Коллекторные пластины выполнены из металла с соотношением микротвердости поверхностного слоя к твердости электрода, равным 0,30 0,29.

Наличие постоянно действующего давления (усилия сжатия) между коллекторными пластинами и поляризуемыми электродами, обусловленное сборкой конденсатора, и различие твердости сжатых деталей увеличивает контактную площадь между коллекторными пластинами и поляризуемыми электродами. Это определяется обволакиванием частей поляризуемого материала более мягкой коллекторной пластиной и увеличением токопередающей поверхности.

Пример.

Конденсатор с ДЭС включает корпус, выполненный из нержавеющей стали в виде обечайки с торцовыми крышками. Внутреннее давление создается предварительным сжатием и фиксацией давления при сварке обечайки с торцовыми крышками.

Коллекторные пластины выполнены из никелевой фольги марки НП-2 толщиной 0,05±0,02. Микротвердость поверхности никеля составляет 140 кг/мм² (при нагрузке на индентор 40 г). Контактирующие с коллектором поляризуемые электроды изготавливаются из тканого сорбента марки "Бусофит-TI" толщиной 0,15 0,22 мм и имеющего микротвердость 460 480 кг/мм², т.е. коллекторные пластины выполнены из металла с соотношением микротвердости поверхностного слоя к твердости электрода, равным 0,30 0,29.

Между поляризуемыми электродами размещен сепаратор из нетканого полипропилена марки 3А, пропитанный водным раствором едкого кали с концентрацией 26 30%
Из вышеописанных элементов собрана (14 шт) батарея на рабочее напряжение 12 В, но может использоваться и один элемент на напряжение 0,8 1,0 В.

Вся конденсаторная сборка зафиксирована с усилием не менее 6 кгс/см². Максимальная величина усилия прижима поляризуемых электродов к коллекторным пластинам не должна превышать значения разрушения электрода и сепаратора.

Величина удельного сопротивления конденсаторов заявленной конструкции колеблется в пределах 0,19 0,27 Ом•см².

Батарея на 12 В с форматом электродов 120х140 мм имеет полное внутреннее сопротивление 14•10^-3 Ом и максимальный ток разряда составляет 800 А.

Использование: электротехническая промышленность. Сущность изобретения: конденсатор содержит корпус, поляризуемые угольные электроды, пропитанные электролитом сепараторы и коллекторные пластины из металла с соотношением микротвердости поверхностного слоя и твердости электрода, равным 0,29 - 0,30, что снижает внутреннее сопротивление. 1 ил.

Конденсатор с двойным электрическим слоем, содержащий корпус, размещенные в нем металлические коллекторные пластины, поляризуемые угольные электроды, сепараторы, пропитанные электролитом, отличающийся тем, что коллекторные пластины выполнены из металла с соотношением микротвердости поверхностного слоя к твердости электрода, равным 0,30 0,29.