Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов

Описаны методы быстрого определения важнейших параметров суперконденсаторов, таких как интегральная емкость и ток утечки. Указанные методы сравнивались со стандартным гальваностатическим методом и гальваностатическим методом, ранее модифицированным авторами данной работы. Параллельно с промыш-ленным...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Datum:2002
Hauptverfasser: Стевич, З., Райчич-Вуясинович, М., Стоилькович, З.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2002
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70783
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов / З. Стевич, М. Райчич-Вуясинович, З. Стоилькович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 4-5. — С. 19-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70783
record_format dspace
spelling Стевич, З.
Райчич-Вуясинович, М.
Стоилькович, З.
2014-11-13T06:08:35Z
2014-11-13T06:08:35Z
2002
Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов / З. Стевич, М. Райчич-Вуясинович, З. Стоилькович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 4-5. — С. 19-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
2225-5818
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70783
621.35
Описаны методы быстрого определения важнейших параметров суперконденсаторов, таких как интегральная емкость и ток утечки. Указанные методы сравнивались со стандартным гальваностатическим методом и гальваностатическим методом, ранее модифицированным авторами данной работы. Параллельно с промыш-ленным суперконденсатором проведены испытания нового типа суперконденсатора, систем на базе сульфидов меди - халькозина и ковеллина (Cu₂S и CuS).
ru
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Электронная аппаратура: исследования, разработки
Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
spellingShingle Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
Стевич, З.
Райчич-Вуясинович, М.
Стоилькович, З.
Электронная аппаратура: исследования, разработки
title_short Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
title_full Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
title_fullStr Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
title_full_unstemmed Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
title_sort упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов
author Стевич, З.
Райчич-Вуясинович, М.
Стоилькович, З.
author_facet Стевич, З.
Райчич-Вуясинович, М.
Стоилькович, З.
topic Электронная аппаратура: исследования, разработки
topic_facet Электронная аппаратура: исследования, разработки
publishDate 2002
language Russian
container_title Технология и конструирование в электронной аппаратуре
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
format Article
description Описаны методы быстрого определения важнейших параметров суперконденсаторов, таких как интегральная емкость и ток утечки. Указанные методы сравнивались со стандартным гальваностатическим методом и гальваностатическим методом, ранее модифицированным авторами данной работы. Параллельно с промыш-ленным суперконденсатором проведены испытания нового типа суперконденсатора, систем на базе сульфидов меди - халькозина и ковеллина (Cu₂S и CuS).
issn 2225-5818
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70783
citation_txt Упрощенный метод измерений при исследовании суперконденсаторов / З. Стевич, М. Райчич-Вуясинович, З. Стоилькович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2002. — № 4-5. — С. 19-20. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT stevičz uproŝennyimetodizmereniipriissledovaniisuperkondensatorov
AT raičičvuâsinovičm uproŝennyimetodizmereniipriissledovaniisuperkondensatorov
AT stoilʹkovičz uproŝennyimetodizmereniipriissledovaniisuperkondensatorov
first_indexed 2025-11-27T00:15:12Z
last_indexed 2025-11-27T00:15:12Z
_version_ 1850787990655205376
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 4�5 19 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ Ê. ò. í. Ç. ÑÒÅÂÈ×, ä. ò. í. Ì. ÐÀÉ×È×-ÂÓßÑÈÍÎÂÈ×, ä. ò. í. Ç. ÑÒÎÈËÜÊÎÂÈ× Þãîñëàâèÿ, Áåëãðàäñêèé óíèâåðñèòåò (ã. Áåëãðàä, ã. Áîð) E-mail: zstevic@ptt.yu Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 25.06 2002 ã. Îïïîíåíòû ä. ò. í. É. ÐÀÄÓÍÎÂÈ× (Áåëãðàäñêèé óíèâåðñèòåò), Ã. Â. ÒÐÈÔÎÍÎÂÀ (Çàâîä "Êàòèîí", ã. Õìåëüíèöêèé) ÓÏÐÎÙÅÍÍÛÉ ÌÅÒÎÄ ÈÇÌÅÐÅÍÈÉ ÏÐÈ ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÈ ÑÓÏÅÐÊÎÍÄÅÍÑÀÒÎÐΠÏðåäëîæåííûå ìåòîäû ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ïðåäâàðèòåëüíîãî ïîëó÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ è ïîñëåäóþùåãî âûáîðà îïòèìàëüíîé ýëåêòðîõèìè÷åñ- êîé ñèñòåìû.  ñîâðåìåííîé ýëåêòðîíèêå è ýíåðãåòèêå êîíäåí- ñàòîðû î÷åíü áîëüøèõ åìêîñòåé (ñóïåðêîíäåíñàòî- ðû) íàõîäÿò âñå áîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå. Êîíäåí- ñàòîðû ñ ãðàôèòîâîé îñíîâîé, åìêîñòü êîòîðûõ äîñ- òèãàåò íåñêîëüêèõ ñîòåí ôàðàä [1], ñòàëè äîâîëüíî ðàñïðîñòðàíåííûìè â ïðîèçâîäñòâå, à â ïîñëåäíåå âðåìÿ â êà÷åñòâå áàçîâûõ ìàòåðèàëîâ àêòèâíî èñ- ñëåäóþòñÿ òàêæå è òàêèå ñîåäèíåíèÿ êàê, íàïðèìåð, RuO2, Co3O4, NiO2, IrO2 è äð. [2, 3]. Íà ïðîòÿæåíèè ðÿäà ëåò àâòîðû ñòàòüè èçó÷àëè ïîâåäåíèå ñóëüôèäà ìåäè â ýëåêòðîëèòè÷åñêîì ðà- ñòâîðå. Ðàññìàòðèâàëàñü òàêæå âîçìîæíîñòü ñîçäà- íèÿ íîâîãî êëàññà ñóïåðêîíäåíñàòîðîâ íà îñíîâå ýòèõ ñèñòåì, â êîòîðûõ îáíàðóæåíà ñâåðõâûñîêàÿ åìêîñòü [4, 5].  íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïðîìûøëåííûõ ñóïåðêîíäåíñàòîðîâ è ïðåäëîæåííûõ íàìè ñèñòåì. Àâòîðàìè ðàçðàáîòàíû ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü è ìå- òîä îïðåäåëåíèÿ íåîáõîäèìûõ ïàðàìåòðîâ òàêèõ ýëåêò- ðîõèìè÷åñêèõ ñèñòåì [4], îäíàêî çäåñü èñïîëüçîâàíû áîëåå ïðîñòûå ìåòîäû � äëÿ áûñòðîãî îïðåäåëåíèÿ îñ- íîâíûõ ïàðàìåòðîâ ñóïåðêîíäåíñàòîðîâ (åìêîñòè è âíóò- ðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ). Äëÿ äàëüíåéøåé îïòèìèçàöèè âûáðàííîé ñèñòåìû "ñóëüôèä ìåäè�ýëåêòðîëèò" îñ- òàëüíûå åå ïàðàìåòðû ìîæíî îïðåäåëÿòü áîëåå ñëîæ- íûìè ñïîñîáàìè. Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ ýëåêòðîõèìè÷åñêèõ ñèñòåì íà îñíîâå ñóëüôèäà ìåäè ïîêàçàëè, ÷òî ñà- ìóþ áîëüøóþ åìêîñòü, ïî ñðàâíåíèþ ñ äðóãèìè ñóëü- ôèäàìè ìåäè, èìåþò õàëüêîçèí è êîâåëëèí. Ïîýòîìó äàëüíåéøèå èññëåäîâàíèÿ áûëè îãðàíè÷åíû èçó÷å- íèåì ñâîéñòâ ýòèõ äâóõ ìèíåðàëîâ. Êîâåëëèí ÿâëÿ- åòñÿ ñóëüôèäíûì ìèíåðàëîì ìåäè, ïî ñâîèì õèìè- ÷åñêèì ñâîéñòâàì îí î÷åíü áëèçîê ê ñîåäèíåíèþ CuS. Ýòîò ìèíåðàë îòíîñèòñÿ ê ïîëóïðîâîäíèêàì p- òèïà, íî åãî óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå äîñòàòî÷íî ìàëî (ïîðÿäêà 10�6 Îì·ì). Õàëüêîçèí � ìåäíûé ìèíåðàë, êîòîðûé îòâå÷àåò ñîåäèíåíèþ Cu2S. Îí òàêæå ÿâëÿ- åòñÿ ïîëóïðîâîäíèêîì p-òèïà ñ äîñòàòî÷íî ìàëûì óäåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ïîðÿäêà 10�3 Îì·ì) [6, ñ. 39; 7, ñ. 6].  êà÷åñòâå ýëåêòðîëèòà áûë èñïîëüçîâàí âîäíûé ðàñòâîð H2SO4, èíîãäà ñ äîáàâëåíèåì CuSO4.  êà- ÷åñòâå îáðàòèìîãî ýëåêòðîäà èñïîëüçîâàí ïëàòèíî- âûé ýëåêòðîä [7, ñ. 325]. Èç-çà áîëüøîãî âíóòðåííåãî (ïîñëåäîâàòåëüíîãî) ñîïðîòèâëåíèÿ èññëåäóåìûõ ñèñòåì ñòàíäàðòíûé è ÷àùå âñåãî óïîòðåáëÿåìûé ìåòîä çàðÿäêè è ðàçðÿä- êè ïîñòîÿííûì òîêîì [8] îêàçàëñÿ íåïðèãîäíûì äëÿ èçìåðåíèÿ åìêîñòè. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïðè êëàññè- ÷åñêîì è ìîäèôèöèðîâàííîì ãàëüâàíîñòàòè÷åñêîì ìåòîäå [4] òðåáóåòñÿ ñëîæíàÿ ïðîöåäóðà âû÷èñëåíèÿ åìêîñòè.  ñâÿçè ñ ýòèì áûë ïðèìåíåí ñïîñîá, ñî- ñòîÿùèé èç ôàçû çàðÿäêè ïîñòîÿííûì òîêîì è ôàçû ðàçðÿäêè ÷åðåç ïîñòîÿííîå ñîïðîòèâëåíèå. Ñîïðîòèâëåíèå ðàçðÿäêè äîëæíî áûòü ìèíèìóì â 10 ðàç áîëüøå, ÷åì âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå ýëåêòðî- õèìè÷åñêîé ñèñòåìû, ÷òîáû çíà÷åíèå åìêîñòè áûëî êàê ìîæíî òî÷íåå îïðåäåëåíî ïî ôîðìóëå ðàçðÿäêè êîíäåí- ñàòîðà (ïðè ýòîì âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå íå ó÷èòû- âàåòñÿ): ),/exp( p0 CRtUu −= (1) Äëÿ áîëåå òî÷íîãî èçìåðåíèÿ ìîæíî âçÿòü ñîïðî- òèâëåíèå ðàçðÿäêè â 100 ðàç áîëüøåå, ÷åì îðèåíòèðî- âî÷íîå çíà÷åíèå âíóòðåííåãî ñîïðîòèâëåíèÿ, êîòîðîå èçâåñòíî èç ïðîâeäåííûõ ðàíåå ýêñïåðèìåíòîâ. Èëè æå â óðàâíåíèå ðàçðÿäêè âìåñòî Rð ïîäñòàâèòü ñóììó Rð+Râ, ãäå Râ � âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå (îïðåäåëÿåòñÿ ïî [4]). Ïîñòîÿííóþ âðåìåíè τ=RðÑ ìîæíî îïðåäåëèòü ãðà- ôè÷åñêèì ïóòåì (ñì. ðèñ. 1). Îíà ñîîòâåòñòâóåò èíòåðâà- ëó ñ íà÷àëîì â òî÷êå ïåðåñå÷åíèÿ âåðòèêàëè, îòâå÷àþ- íàïðÿæåíèå êîíäåíñàòîðà, Â; íà÷àëüíîå íàïðÿæåíèå, Â; âðåìÿ,ñ; ñîïðîòèâëåíèå ðàçðÿäêè, Îì; åìêîñòü êîíäåíñàòîðà, Ô. ãäå u � U0 � t � Rp � Ñ � U, B 0,3 0,2 0,1 0 0,5 1,0 1,5 2,0 t, ìèí τ Ðèñ. 1. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ êðèâàÿ çàðÿäêè è ðàçðÿäêè Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2002, ¹ 4�5 20 ÝËÅÊÒÐÎÍÍÀß ÀÏÏÀÐÀÒÓÐÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈß, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ ùåé ïàäåíèþ íàïðÿæåíèÿ íà âíóòðåííåì ñîïðîòèâëå- íèè, è îñüþ t, è êîíöîì â ìåñòå ïåðåñå÷åíèÿ êàñàòåëü- íîé, ïðîâåäåííîé ê íà÷àëó êðèâîé ðàçðÿäêè, ñ îñüþ t. Ïîëó÷àÿ òàêèì æå îáðàçîì êðèâóþ, êàê è íà ðèñ. 1, íî áåç ðåçèñòîðà, êîòîðûé ñëóæèò äëÿ ðàçðÿäêè Rð, ìîæ- íî îïðåäåëèòü âðåìåííóþ ïîñòîÿííóþ τñ= RcÑ. Çäåñü Rñ � ñîïðîòèâëåíèå ñàìîðàçðÿäêè (Îì), êîòîðîå ìîæíî ëåã- êî ðàññ÷èòàòü èç ôîðìóëû Rc=τñ/Ñ. (2) Çíàÿ ñîïðîòèâëåíèå ñàìîðàçðÿäêè è èçâåñòíîå íà- ÷àëüíîå íàïðÿæåíèå U0, ìîæíî ðàññ÷èòàòü óäåëüíûé òîê ñàìîðàçðÿäêè (À): Ic=U0/Rc. (3) Áûë ïðîâåäåí ðÿä ýêñïåðèìåíòîâ íàä ðàçëè÷íû- ìè ñèñòåìàìè.  êà÷åñòâå èñòî÷íèêà ãàëüâàíîñòàòè- ÷åñêèõ èìïóëüñîâ áûë èñïîëüçîâàí ãàëüâàíîñòàò-ïî- òåíöèîñòàò �AMEL�, à äëÿ ïîñòðîåíèÿ êðèâûõ çàðÿä- êè è ðàçðÿäêè ïðèìåíÿëàñü èçìåðèòåëüíàÿ ñèñòåìà, ðàçðàáîòàííàÿ íà Òåõíè÷åñêîì ôàêóëüòåòå (ã. Áîð) Áåë- ãðàäñêîãî óíèâåðñèòåòà. Ñèñòåìà âûïîëíåíà íà áàçå ïåðñîíàëüíîãî êîìïüþòåðà è àíàëîãî-öèôðîâîãî êîí- âåðòîðà �Analog Devices�, ñîôòâåðñêàÿ ÷àñòü êîòî- ðîé òàêæå ÿâëÿåòñÿ àâòîðñêîé ðàçðàáîòêîé. Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû êðèâûå çàðÿäêè è ðàçðÿäêè èññëåäîâàííûõ ñèñòåì íà îñíîâå õàëüêîçèíà è êî- âåëëèíà â ðàñòâîðå H2SO4, à òàêæå ïðîìûøëåííîãî ñóïåðêîíäåíñàòîðà íà 1 Ô (MGC, ßïîíèÿ). Ñðåäíèå ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòà îñíîâíûõ õàðàêòåðè- ñòèê èññëåäîâàííûõ ñèñòåì è ïðîìûøëåííîãî ñó- ïåðêîíäåíñàòîðà ïðèâåäåíû â òàáëèöå. Ïðèìåð ðàñ÷åòà îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê ñèñòåìû ñ õàëüêîçèíîâîé îñíîâîé Ñîïðîòèâëåíèå ðàçðÿäêè Rð = 300 Îì, òîê I = 0,1 ìA, ïëîùàäü ýëåêòðîäà S=0,25 cì2. Ðàñ÷åò ïðîèçâîäèòñÿ â ñëåäóþùåì ïîðÿäêå. Èç ãðàôèêà ðèñ. 2, à îïðåäåëÿåì çíà÷åíèå τ=79 ñ; U0=0,39 Â. Åìêîñòü êîíäåíñàòîðà ðàâíà: Ñ=τ/Rð=79/300= =0,26 Ô. Óäåëüíàÿ åìêîñòü ðàâíà: Ñ'=Ñ/S=0,26/0,25= =1,04 Ô/ñì2. Èç ãðàôèêà ñàìîðàçðÿäêè áåðåì çíà÷åíèå τñ=36100 ñ. Ñîïðîòèâëåíèå ñàìîðàçðÿäêè ðàâíî: Rñ=τñ/C=36100/0,26= =139 êÎì. Òîê ñàìîðàçðÿäêè ðàâåí: Iñ=U0/Rñ=0,39/139000= =2,8 ìêÀ. Óäåëüíûé òîê ñàìîðàçðÿäêè: Iñ'=Iñ/S=2,8/0,25= =11,2 ìêÀ/ñì2. *** Ñðàâíåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè, ïîëó÷åííûìè äðóãèìè, áîëåå òî÷íûìè ìåòîäàìè, ïîäòâåðæäàåò, ÷òî ïðåäëî- æåííûå ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâà- íû äëÿ ïðåäâàðèòåëüíîãî ïîëó÷åíèÿ ïàðàìåòðîâ è ïîñëåäóþùåãî âûáîðà îïòèìàëüíîé ýëåêòðîõèìè÷åñ- êîé ñèñòåìû. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîêàçàëè, ÷òî ñèñòåìû íà áàçå ñóëüôèäîâ ìåäè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé îñíîâó äëÿ ñóïåðêîíäåíñàòîðà íîâîãî òèïà. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Arbizzani Ñ., Mastragostino Ì., Soavi F. Electrode optimisation for carbon power supercapacitors // J. of Pow- er Sources.� 2001.� Vol. 100, N 1.� P. 164�169. 2. Mahon P. J., Paul G. L., Keshishian S. M., Vassallo A. M. Measurement and modeling of the high-power per- formance of carbon-based supercapacitors // Ibid.� 2000.� Vol. 91, N 2.� P. 68�76. 3. Zheng J. P., Cygan P. J., Jow T. R. An impedance study of the RuO2 / electrolyte interface // J. Electrochem. Soc.� 1995.� Vol. 142, N 4.� P. 2699�2705. 4. Rajèiæ Vujasinoviæ M., Stankoviæ Z., Steviæ Z. The consideration of the electrical circuit analogous to the cop- per or coppersulfide/electrolyte interfaces based on the time transient analysis // Elektrokhimiya (Moskva).� 1999.� Vol. 35, N 3.� P. 347�354. 5. Steviæ Z., Rajèiæ Vujasinoviæ M., Stankoviæ Z. Copper sulfides as a potential material for electrochemical superca- pacitors / October conf.� Yugoslavia, D. Milanovac.� 2000.� P. 325�328. 6. Koch D. F. A. Electrochemistry of sulfide minerals // Modern Aspects of Electrochemistry.� 1975.� Vol. 10 (Ed. J. O. M. Bockris, B. E. Conway), chapt. 4.� New York: Ple- num Press. 7. Rajèiæ Vujasinoviæ M., Stankoviæ Z. Elektrohemija sul- fidnih minerala bakra i pirita.� Bor: Tehniæki fakultet, 2000. 8. Pell W. G.,Conway B. E., Adams W. A., Oliveira J. Electrochemical efficiency in multiple discharge/recharge cycling of supercapacitors in hybrid EV applications// J. of Power Sources.� 1999.� Vol. 80, N 1�2.� P. 134�141. Ðèñ. 2. Êðèâûå çàðÿäêè è ðàçðÿäêè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ñèñòåì íà îñíîâå õàëüêîçèíà (à), êîâåëëèíà (á) è ïðîìûø- ëåííîãî ñóïåðêîíäåíñàòîðà (â) 1 2 t, ìèí U, B 0,6 0,4 0,2 0 â) 1 2 3 t, ìèí U, B 1,0 0,5 á) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 t, ìèí U, B 0,4 0,36 0,32 0,28 à) Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðîìûøëåííîãî ñóïåðêîíäåí- ñàòîðà è èñïûòàííûõ ñèñòåì íà áàçå ñóëüôèäîâ ìåäè Õàðàêòåðèñòèêà Íà îñíîâå õàëüêîçèíà Íà îñíîâå êîâåëëèíà Ïðîìûøëåí- íûé ñóïåð- êîíäåíñàòîð Óäåëüíàÿ åìêîñòü, Ô/ñì2 1 0,2 1 Óäåëüíûé òîê ñàìîðàçðÿäêè, ìêÀ/ ñì2 11 400 0,1 Âíóòðåííåå ñî- ïðîòèâëåíèå, Îì 16 112 0,1