Santrauka
„GMCC“ sėkmingai sukūrė novatorišką 5000F ultrakondensatorių su didesniu energijos tankiu (> 10 Wh/kg) 60138 standartinio dydžio, kuris gali pasiūlyti didelį galios tankį, beveik akimirksniu įkraunamas ir iškraunamas, didelį patikimumą, atsparumą ekstremalioms temperatūroms ir daugiau nei 1 000 000 įkrovimo-iškrovimo ciklų vienu metu tarnavimo laiką. „GMCC 5000F“ elementas gali gerokai padidinti inercijos palaikymą ir pirminio dažnio moduliavimo galimybes elektros tinkle, taip pat pagerinti tinklo įrangos našumą. Tuo tarpu „GMCC 5000F“ elementas gali patenkinti pagalbinio žemos temperatūros šaltojo paleidimo, maitinimo palaikymo, energijos atkūrimo, laidinio valdymo žemos įtampos maitinimo automobilių ir kitoms energetikos reikmėms poreikius.
Įvadas
Ultrakondensatoriai, kaip labai patikimas energijos šaltinis, užtikrinantis didelę srovę per trumpą laiką, šiais laikais sulaukia vis daugiau dėmesio. Dėl vis didesnio pasaulinio elektrifikavimo dedamos didžiulės pastangos pagerinti energijos ir galios tankį, kokybę, saugą ir sumažinti energijos kaupimo įrenginių kainą. Ultrakondensatoriai vis labiau pripažįstami kaip energijos kaupimo sistemos, leidžiančios naudoti automobiliuose tokias sritis kaip pažangi vairavimo pagalba (ADAS), novatoriškos pakabos ir stabilizatoriaus sistemos bei pažangi avarinio stabdymo sistema (AEBS) ir kt. Artimiausiu metu, susidūrus su didelio masto švarios energijos, tokios kaip fotovoltinė ir vėjo energija, prijungimu prie elektros tinklo, tikimasi, kad ultrakondensatoriai paskatins spartesnę naujų energijos sistemų, tokių kaip elektros tinklo dažnio moduliacija, plėtrą.
1 pav. GMCC 2,7 V 5000F EDLC elementas
5000F ultrakondensatorių technologija
Šiuo metu superkondensatorių pramonėje maksimali celės talpa yra tik 3000F, o kadangi teigiamo ir neigiamo elektrodų aktyvuotos anglies specifinis paviršiaus plotas toli gražu nėra efektyviai panaudojamas, dabartinis efektyvus panaudojimo lygis yra tik apie 10%. Jei bus pašalinti ultrakondensatorių energijos tankio kliūtys ir apribojimai, reikės atlikti tam tikrus esminius medžiagos struktūros, kietosios ir skystosios sąsajos bei elektrocheminės sistemos pakeitimus.
GMCC atliko išsamią daugiamačio pobūdžio techninę optimizaciją, apimančią molekulinį/joninį mastą, medžiagos mikro ir nano struktūros mastą, medžiagos mikro kietosios ir skystosios sąsajos mastą, medžiagos dalelių mastą, didelės talpos elektrocheminės sistemos kūrimą, ląstelių struktūros projektavimą ir kt. Pirma, buvo nuodugniai išanalizuota ir optimizuota anglies medžiagų porų struktūra ir paviršiaus charakteristikos, o anglies medžiaga specialiai sukurta su persipynusia hierarchine porėta struktūra (mikroporos, mezoporos ir makroporos yra viena kitos neužblokuotos). Antra, buvo išsamiai atsižvelgta į pagrindinius rodiklius, tokius kaip jonų dydis, jonų aktyvumas, solvatacijos efektas, elektrolito klampumas. Remiantis medžiagos/elektrolito kietosios ir skystosios sąsajos atitikimo tyrimu, maksimaliai išnaudojamas aktyvuotos anglies savitasis paviršiaus plotas, o paviršiuje adsorbuoto krūvio kiekis ir gebėjimas gerokai pagerėja. Trečia, specialus separatorius pagamintas iš kompozicinės pluoštinės medžiagos ir pasižymi dideliu stiprumu, dideliu poringumu ir didele skysčių absorbcijos geba. Vėliau, siekiant gerokai pagerinti elektrodo tankinimo tankį, naudojamas neteršiantis sausų elektrodų procesas. Tuo pačiu metu tai taip pat padidina elemento atsparumą vibracijai ir tarnavimo laiką, o lipnios fibrozės procesas prilimpa prie medžiagos dalelių paviršiaus ir vyniojasi ant jo, sudarydamas „narvo“ struktūrą, kuri palengvina elektrolito adsorbciją ir jonų perdavimą. Galiausiai GMCC pritaiko visų juostų ir lazerinio suvirinimo technologiją, o gautas elementas yra metalurgiškai kietai sujungta struktūra, pasižyminti mažu ominiu kontaktiniu varžu ir puikiu atsparumu vibracijai, atitinkančia automobilių klasės AECQ200 standarto reikalavimus.
| ELEKTRINĖS SPECIFIKACIJOS | |
| TTaip | C60W-2R7-5000 |
| Nominali įtampaV.R | 2.7V |
| ViršįtampisVS1 | 2,85V |
| Nominali talpa C2 | 5000 laipsnių pagal Farenheitą |
| Talpos tolerancija3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0,25mΩ |
| Nuotėkio srovėAšL4 | <9 mA |
| Savaiminio išsikrovimo greitis 5 | <20% |
| Maksimali pastovi srovė IMKC(ΔT = 15 °C)6 | 136A |
| Maksimali srovėIMaks.7 | 3,0 tūkst.A |
| Trumpoji srovėAšS8 | 10,8 kA |
| Saugoma EnergijaE9 | 5,1 Wh |
| Energijos tankisEd 10 | 9,9 Wh/kg |
| Naudojamas galios tankisPd11 | 6,8 kW/kg |
| Suderinta varžos galiaPdMax12 | 14.2kW/kg |
1 lentelė. GMCC 2,7 V 5000F EDLC celės pagrindinės elektrinės specifikacijos
Norint nurodyti ultrakondensatoriaus su nominalia įtampa specifikaciją, elementas turi atitikti tam tikras sąlygas. Pastaraisiais metais pramonėje buvo sukurtas standartas. Esant maksimaliai darbinei temperatūrai (daugumai ultrakondensatorių – 65 °C) ir nominaliajai įtampai, elementas turi pasiekti nustatytą tarnavimo laiką, neviršydamas nustatytų tarnavimo laiko pabaigos kriterijų. Dauguma ultrakondensatorių gamintojų nustato 1500 valandų tarnavimo laiką, o tarnavimo laiko pabaigos kriterijai yra mažesni nei 20 % nominalaus talpos nuostolio ir maksimalus 100 % nurodytos ESR vertės padidėjimas. 2 paveiksle parodyta, kad GMCC 5000F ultrakondensatorius gali atitikti šias sąlygas.
2 pav. GMCC 5000F ultrakondensatoriaus talpos (kairioji kreivė) ir ESR (dešinė kreivė) evoliucija, esant 65 °C temperatūrai ir 2,7 V įtampai.
Ateitis
Tikime, kad tikslinga, intensyvi mokslinių tyrimų ir plėtros veikla leis mums dar labiau pagerinti bendrą elementų našumą, ypač elementų įtampą. Remiantis dabartiniais laboratorinių tyrimų rezultatais, tikimės, kad kitas elementų įtampos lygis pasieks artimiausiu metu. Tai leis mums padidinti GMCC ultrakondensatorių energijos ir galios tankį ir taip neatsilikti nuo tendencijos kurti vis mažesnius ir galingesnius energijos kaupimo sprendimus.
Įrašo laikas: 2023-10-09