Composite materials based on water-soluble binders for electrochemical capacitors

Сьогодні все більше уваги приділяється нетрадиційним перезаряджуваним джерелам електричного струму, що здатні швидко заряджатися та розряджатися (за декілька секунд або хвилин), мають високу потужність (кВт/кг) та великий термін експлуатації (десятки тисяч зарядно-розрядних циклів). До таких джерел струму відносяться електрохімічні конденсатори (ЕК), які в спеціальній літературі називають суперконденсаторами, ультраконденсаторами, іоністорами або молекулярними накопичувачами.
Принцип дії таких джерел струму базується на їх здатності запасати і у заданий час вивільняти електричну енергію за допомогою внутрішнього перерозподілу іонів електроліту в подвійному електричному шарі (ПЕШ). Швидкість перерозподілу іонів в ПЕШ на декілька порядків перевищує швидкість переносу іонів через межу розділу фаз «електрод – електроліт» у ході класичних редокс-перетворень в акумуляторах. Саме тому ЕК віносяться до нетрадиційних джерел струму, мають суттєві переваги перед акумуляторами з врахуванням їх питомої потужності, швидкості процесів заряду-розряду і терміну експлуатації, хоча водночас поступаються акумуляторам з точки зору їх ємності та питомої енергії. Особлива увага до ЕК стала приділятися у зв’язку з початком виробництва у багатьох країнах світу екологічно чистих автомобілів та автобусів з електричними двигунами, які потребують високу потужність в момент запуску двигуна. Крім застосування на транспорті, ЕК знаходять широке застосування у військовій та космічній техніці, в системах накопичення енергії при пікових навантаженнях, для регулювання турбін вітрового генератора, тощо.
Виробництво електрохімічних конденсаторів потребує досить великих капітальних вкладень. Це пов’язано з вимогами до екологічності самого виробництва, де значна кількість затрат йде на забезпечення безпечних умов праці персоналу, на уловлювання шкідливих речовин і подальшу їх утилізацію. Саме тому особливо актуальним стає питання розробки ЕК для здешевлення самого виробництва за рахунок використання нових матеріалів та вдосконалення технологічних процесів.
Основні наукові дослідження останніх років в галузі ЕК були пов'язані із дослідженням нових електрохімічних систем, електродних матеріалів і електролітів. У певній, але недостатній мірі була приділена також увага вдосконаленню технології поєднання активного матеріалу і струмовідводу. Ще менше науково-дослідницьких робіт відноситься до розробки екологічно безпечних технологій виробництва композитних активних матеріалів для конденсаторів, хоча розвиток саме цих складових потенційно може дозволити забезпечити високі електричні характеристики конденсаторів і суттєво зменшити собівартість їх виробництва. Ці обставини висувають дослідження та розробку екологічно безпечних методів одержання композитних матеріалів для електрохімічних конденсаторів у розряд складних, але дуже актуальних науково-технічних задач.