Нанотехнологии в производстве конденсаторов

Предприятия - предприятия

ОАО «Элеконд» является основным российским производителем и поставщиком алюминиевых, ниобиевых и танталовых конденсаторов на российский рынок и в страны СНГ.

Современная продукция завода – это высококачественные конденсаторы для техники специального назначения и общепромышленного применения. 

Развитие современных электронных компонентов неразрывно связано с развитием наноматериалов и нанотехнологий. На заводе выпускаются уникальные по своим характеристикам изделия с использованием нанотехнологий – это долгоживущие конденсаторы очень высокой емкости, стабильно работающие от –60 до +80 градусов. Они просто незаменимы там, где перепады температур значительны, например, в авиации. В таких конденсаторах реализованы поры, туннели, оксиды с размерами от единиц до сотен ионометров. Используются специальные технологии пропитки, позволяющие работать с такими размерами.
В качестве примера можно остановиться на технологии получения конденсаторной фольги из специального алюминиевого проката с кубической структурой. После направленного травления получаются в объеме фольги туннели в диаметре от нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сотен нанометров. В последующем оксидируют стенки туннелей оксидами со специальной структурой. Толщина оксидов определяется напряжением оксидирования и составляет от 10–12 нм и выше. Специальными методами пропитывают эти оксидированные туннели электролитами. В результате получается структура: металл – оксид – электролит (МОЭ). В ионисторах используют эффект двойного электрического поля в месте контакта углеродного слоя с ионами электролита. При этом величина пор углеродного слоя электрода сравнима с диаметром иона электролита и составляет в среднем 2–4 нм.
 
В настоящее время ОАО «Элеконд» взаимодействует с Физико-техническим институтом, с Центром порошковой металлургии Пермского технического университета. Участвует в проекте, который финансирует «Роснано» – тестирует новое поколение фольг с применением плазменных технологий. С проектом по разработке суперконденсаторов (ионисторов) завод участвовал в различных форумах и выставках, получал свидетельства и дипломы. Суперконденсаторы применяются в скоростных поездах, гибридных автомобилях.

Источник: По материалам пресс-центра ИжГТУ

 

Описание суперконденсатора (ионистора) для гибридной энергетической установки нового поколения автотранспорта:

Суперконденсаторы  (ионисторы)  относятся  к  классу  конденсаторов использующих энергию  заряда сосредоточенного в двойном  электрическом слое.  Напряжение  одного  суперконденсатора  составляет  1,8-3В, номинальная  емкость  до  5000 Ф.,  вес  до  1  кг.,  габарит  Ø 95мм  х  120 мм (61мм х 61мм х 160мм). В процессе эксплуатации и хранения ионисторы не  требуют обслуживания, имеют длительный  срок  эксплуатации. Энергия запасаемая ионисторами может достигать 50–60 дж/г, а мощность десятки кВт/кг.  На  сегодняшний  день  разработаны  ионисторы  с  применением элеткродов с угольной тканью (рис. 1 и рис.2).
Фольга с двойным электрическим (углеродным) слоем

Увеличение X700

Рис.1 Увеличение X700

Увеличение X4500

Рис. 2 Увеличение X4500

 Увеличение 3000

Рис.3 Увеличение X3000

 Увеличение X4500

Рис.4 Увеличение X4500

 В перспективе разрабатываются на намазной технологии (рис. 3 и рис. 4).

Основная область применения суперконденсаторов (ионисторов) – гибридная  энергетическая  установка  новых  транспортных  средств обладающих  высокими  эксплуатационными  и  экологическими характеристиками.  Все  мировые  автопроизводители,  а  также  ряд специализированных  компаний  в  настоящий  момент  ведут  разработку  и производство гибридного  автотранспорта.  Ионисторы  которые  обладают высокой мощностью и коротким временем заряда используются в системах электростартерного  пуска  двигателей  автомобилей  и  тракторов,  дизельных двигателей  судов  и  тепловозов  и  других  энергетических  установок  в  т.ч. двойного  применения.  Платежеспособный  спрос  в  настоящее  время составляет  ориентировочно  100  тыс.  единиц  суперконденсаторов  с динамикой роста до 150-300 тыс. шт. в последующие 5-6  лет.