Composite materials based on water-soluble binders for electrochemical capacitors

Автори

Київський національний університет технологій та дизайну, Україна
https://orcid.org/0000-0003-0013-8010
Київський національний університет технологій та дизайну, Україна
https://orcid.org/0000-0002-9402-1595
Київський національний університет технологій та дизайну, Україна
https://orcid.org/0000-0002-3041-2474
Київський національний університет технологій та дизайну, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5764-9842
Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України, Україна
https://orcid.org/0000-0001-9328-6586
Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки Збройних Сил України, Україна
https://orcid.org/0000-0001-5901-873X

Короткий опис

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.

##submission.downloads##

Сторінки

76-138

Опубліковано

грудня 31, 2022

Деталі щодо доступних видів видань: PDF

PDF

ISBN-13 (15)

978-617-7319-63-3

Як цитувати

Хоменко, В., Черниш, О., Барсуков, В., Твердохліб, В., Березовський, А., & Слободяник, В. (2022). Composite materials based on water-soluble binders for electrochemical capacitors. в ENERGY FACILITIES: MANAGEMENT AND DESIGN AND TECHNOLOGICAL INNOVATIONS (с. 76–138). Kharkiv: ПП "ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР". https://doi.org/10.15587/978-617-7319-63-3.ch3