Kopsavilkums
GMCC ir veiksmīgi izstrādājis inovatīvu 5000F ultrakondensatoru ar augstāku enerģijas blīvumu (> 10 Wh/kg) 60138 standarta izmērā, kas var nodrošināt augstu jaudas blīvumu, gandrīz tūlītēju uzlādi un izlādi, augstu uzticamību, ekstremālu temperatūras toleranci un vienlaicīgu kalpošanas laiku, kas pārsniedz 1 000 000 uzlādes un izlādes ciklus. GMCC 5000F elements var ievērojami uzlabot inerces atbalstu un primārās frekvences modulācijas iespējas elektrotīklā, kā arī uzlabot iekārtu veiktspēju tīklā. Tikmēr GMCC 5000F elements var apmierināt zemas temperatūras aukstās palaišanas, barošanas atbalsta, enerģijas atgūšanas, vadu vadītas zemsprieguma barošanas avota vajadzības automobiļu un citām enerģijas vajadzībām.
Ievads
Ultrakondensatori, kā ļoti uzticams enerģijas avots, kas īsā laikā nodrošina lielu strāvu, mūsdienās ir piesaistījis arvien lielāku uzmanību. Arvien pieaugošajai globālajai elektrifikācijai ir pieliktas milzīgas pūles, lai uzlabotu enerģijas un jaudas blīvumu, kvalitāti, drošību un samazinātu enerģijas uzkrāšanas ierīču izmaksas. Ultrakondensatori arvien vairāk tiek pieņemti kā enerģijas uzkrāšanas sistēmas, kas ļauj izmantot tādus automobiļu lietojumus kā uzlabota braukšanas palīdzība (ADAS), inovatīvas piekares un pretapgāšanās stieņa sistēmas, kā arī uzlabota avārijas bremzēšanas sistēma (AEBS) utt. Tuvākajā nākotnē, ņemot vērā tīras enerģijas, piemēram, fotoelektriskās un vēja enerģijas, liela mēroga pieslēgšanu energotīklam, ir sagaidāms, ka ultrakondensatori veicinās paātrinātu jaunu energosistēmu, piemēram, elektrotīkla frekvences modulācijas, attīstību.
1. attēls. GMCC 2,7 V 5000F EDLC šūna
5000F ultrakondensatoru tehnoloģija
Pašlaik superkondensatoru nozarē akumulatora maksimālā kapacitāte ir tikai 3000F, un, tā kā aktivētās ogles īpatnējā virsma pozitīvajos un negatīvajos elektrodos nebūt netiek efektīvi izmantota, pašreizējais efektīvais izmantošanas līmenis ir tikai aptuveni 10%. Lai pārvarētu superkondensatoru enerģijas blīvuma sašaurinājumu un ierobežojumus, ir jāveic daži fundamentāli jauninājumi un pielāgojumi materiāla struktūrā, cietvielu un šķidrumu saskarnē un elektroķīmiskajā sistēmā.
GMCC ir veicis daudzdimensionālu visaptverošu tehnisko optimizāciju, kas ietver molekulāro/jonu mērogu, materiāla mikro un nano struktūras mērogu, materiāla mikro cietvielu-šķidruma saskarnes mērogu, materiāla daļiņu mērogu, augstas kapacitātes elektroķīmisko sistēmu izstrādi, šūnu struktūras dizainu utt. Pirmkārt, ir padziļināti analizēta un optimizēta oglekļa materiālu poru struktūra un virsmas īpašības, un oglekļa materiāls ir īpaši izstrādāts ar savstarpēji caururbjošu hierarhisku porainu struktūru (mikroporas, mezoporas un makroporas ir savstarpēji neaizsegtas). Otrkārt, ir vispusīgi apsvērti tādi galvenie rādītāji kā jonu izmērs, jonu aktivitāte, solvatācijas efekts un elektrolīta viskozitāte. Pamatojoties uz materiāla/elektrolīta cietvielu-šķidruma saskarnes atbilstības pētījumu, aktivētās ogles īpatnējā virsma ir pilnībā izmantota maksimāli, un ievērojami uzlabojas virsmas adsorbētā lādiņa daudzums un spēja. Treškārt, īpašais separators ir izgatavots no kompozītšķiedru materiāla, un tam piemīt augsta izturība, augsta porainība un augsta šķidruma absorbcijas spēja. Pēc tam tiek pieņemts nepiesārņojošs sausā elektroda process, lai ievērojami uzlabotu elektroda blīvēšanas blīvumu. Vienlaikus tas arī uzlabo šūnas vibrācijas izturību un kalpošanas laiku, un līmējošā fibrozes process pielīp un uztin materiāla daļiņu virsmu, veidojot "būra" struktūru, kas veicina elektrolīta adsorbciju un jonu pārnesi. Visbeidzot, GMCC izmanto pilnībā cilnveida un pilnībā lāzera metināšanas tehnoloģiju, un iegūtā šūna ir metalurģiski cieši savienota struktūra ar zemu omisko kontakta pretestību un izcilu vibrācijas izturību, kas atbilst automobiļu klases AECQ200 standarta prasībām.
| ELEKTRISKĀS SPECIFIKĀCIJAS | |
| Tjā | C60W-2R7-5000 |
| Nominālais spriegumsVR | 2.7V |
| PārspriegumsVS1 | 2,85V |
| Nominālā kapacitāte C2 | 5000 F |
| Kapacitātes tolerance3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0,25mΩ |
| Noplūdes strāvaEsL4 | <9 mA |
| Pašizlādes ātrums 5 | <20% |
| Maksimālā pastāvīgā strāva IKlientu centrs(Δ(temperatūra = 15°C)6 | 136A |
| Maksimālā strāvaIMakss7 | 3,0 tūkstošiA |
| Īss strāvaEsS8 | 10,8 kA |
| Saglabāts EnerģijaE9 | 5,1 Wh |
| Enerģijas blīvumsEd 10 | 9,9 Wh/kg |
| Izmantojamā jaudas blīvumsPd11 | 6,8 kW/kg |
| Saskaņota impedances jaudaPdMax12 | 14.2kW/kg |
1. tab. GMCC 2,7 V 5000F EDLC elementa pamata elektriskā specifikācija
Lai noteiktu ultrakondensatoru ar nominālo spriegumu, elementam ir jāatbilst noteiktiem nosacījumiem. Pēdējo gadu laikā nozarē ir izveidots standarts. Uzturot elementu maksimālajā darba temperatūrā (65 °C lielākajai daļai ultrakondensatoru) un ar nominālo spriegumu, tam ir jāsasniedz noteikts kalpošanas laiks, vienlaikus nepārsniedzot noteiktos kalpošanas laika kritērijus. Lielākajai daļai ultrakondensatoru ražotāju kalpošanas laiks ir noteikts 1500 stundas, un kalpošanas laika kritēriji ir nominālie kapacitātes zudumi mazāk nekā 20 % un maksimālais pieaugums par 100 % no norādītās ESR vērtības. 2. attēlā redzams, ka GMCC 5000F ultrakondensators var atbilst šiem nosacījumiem.
2. att. GMCC 5000F ultrakondensatora kapacitātes (kreisā līkne) un ESR (labā līkne) evolūcija, ja temperatūra ir 65 °C un spriegums ir 2,7 V.
Nākotne
Mēs uzskatām, ka mērķtiecīgas, intensīvas pētniecības un attīstības aktivitātes ļaus mums vēl vairāk uzlabot kopējo šūnu veiktspēju, jo īpaši šūnu spriegumu. Pamatojoties uz pašreizējiem laboratorijas rezultātiem, mēs sagaidām, ka nākamais šūnu sprieguma līmenis tiks sasniegts pārskatāmā nākotnē. Tas ļaus mums palielināt GMCC ultrakondensatoru enerģijas un jaudas blīvumu un tādējādi sekot līdzi tendencei pēc arvien mazākiem un jaudīgākiem enerģijas uzkrāšanas risinājumiem.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 9. oktobris