Astratt
Il-GMCC żviluppat b'suċċess ultrakapaċitatur innovattiv ta' 5000F b'densità ta' enerġija ogħla (>10 Wh/kg) fid-daqs standard 60138, li jista' joffri densità ta' qawwa għolja, iċċarġjar u skarikar kważi istantanji, affidabbiltà għolja, tolleranza estrema għat-temperatura, u ħajja ta' servizz ta' aktar minn 1,000,000 ċiklu ta' ċċarġjar-skarikar simultanjament. Iċ-ċellula GMCC 5000F tista' ttejjeb ħafna l-appoġġ tal-inerzja u l-abbiltà tal-modulazzjoni tal-frekwenza primarja għall-grilja tal-enerġija, u ttejjeb il-prestazzjoni tat-tagħmir fin-netwerk. Sadanittant, iċ-ċellula GMCC 5000F tista' tissodisfa bidu kiesaħ awżiljarju f'temperatura baxxa, appoġġ tal-enerġija, irkupru tal-enerġija, provvista ta' enerġija ta' vultaġġ baxx ikkontrollata bil-wajer għal applikazzjonijiet awtomotivi u applikazzjonijiet oħra tal-enerġija.
Introduzzjoni
Ultrakapaċitaturi, bħala sors ta' enerġija affidabbli ħafna li jipprovdi kurrent għoli f'perjodu qasir ta' żmien, ġibdu attenzjoni dejjem akbar illum il-ġurnata. Bl-elettrifikazzjoni globali dejjem akbar, saru sforzi immensi biex titjieb id-densità tal-enerġija u tal-qawwa, il-kwalità, is-sikurezza, u titnaqqas l-ispiża tal-apparati tal-ħażna tal-enerġija. L-ultrakapaċitaturi qed jiġu aċċettati dejjem aktar bħala sistemi ta' ħażna tal-enerġija li jippermettu applikazzjonijiet awtomotivi bħal assistenza avvanzata għas-sewqan (ADAS), sistemi innovattivi ta' sospensjoni u anti-roll bar, u sistema avvanzata ta' brejkijiet ta' emerġenza (AEBS), eċċ. Fil-futur qarib, fid-dawl tal-konnessjoni tal-grilja tal-enerġija fuq skala kbira ta' enerġija nadifa bħall-enerġija fotovoltajka u mir-riħ, huwa mistenni li l-ultrakapaċitaturi se jwasslu għal żvilupp aċċellerat f'sistemi ġodda tal-enerġija, bħall-modulazzjoni tal-frekwenza tal-grilja tal-enerġija.
Fig. 1 Ċellula GMCC 2.7V 5000F EDLC
Teknoloġija tal-Ultrakapaċitatur 5000F
Fil-preżent, il-kapaċitanza massima taċ-ċellula fl-industrija tas-superkapaċitaturi hija biss 3000F, u minħabba li l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat fl-elettrodi pożittivi u negattivi hija 'l bogħod milli tintuża b'mod effettiv, ir-rata effettiva ta' utilizzazzjoni attwali hija biss madwar 10%. Jekk il-konġestjoni tad-densità tal-enerġija u l-limitazzjonijiet tal-ultrakapaċitaturi jinkisru, iridu jsiru xi innovazzjonijiet u aġġustamenti fundamentali mill-istruttura tal-materjal, l-interfaċċja solidu-likwidu, u s-sistema elettrokimika.
Il-GMCC wettqet ottimizzazzjoni teknika komprensiva multidimensjonali, li tinvolvi skala molekulari/jonika, skala ta' mikro u nanostruttura tal-materjal, skala ta' interfaċċja mikro-solidu-likwidu tal-materjal, skala ta' partiċelli tal-materjal, żvilupp ta' sistema elettrokimika b'kapaċitanza għolja, disinn tal-istruttura taċ-ċelluli, eċċ. L-ewwelnett, l-istruttura tal-pori u l-karatteristiċi tal-wiċċ tal-materjali tal-karbonju ġew analizzati u ottimizzati fil-fond, u l-materjal tal-karbonju huwa ddisinjat speċifikament bi struttura poruża ġerarkika interpenetranti (mikropori, mesopori, u makropori huma mingħajr ostakli reċiproċi). It-tieni nett, indikaturi ewlenin bħad-daqs tal-jone, l-attività tal-jone, l-effett tas-solvazzjoni, il-viskożità tal-elettrolit ġew ikkunsidrati b'mod komprensiv. Abbażi tal-istudju ta' tqabbil tal-interfaċċja solidu-likwidu tal-materjal/elettrolit, l-erja tal-wiċċ speċifika tal-karbonju attivat hija utilizzata bis-sħiħ sal-massimu, u l-ammont u l-abbiltà tal-ċarġ assorbit mill-wiċċ huma mtejba ħafna. It-tielet nett, is-separatur speċjali huwa magħmul minn materjal tal-fibra komposta, u għandu l-karatteristiċi ta' saħħa għolja, porożità għolja u abbiltà għolja ta' assorbiment tal-likwidu. Sussegwentement, il-proċess ta' elettrodu niexef li ma jniġġisx huwa adottat biex itejjeb ħafna d-densità tal-kompattazzjoni tal-elettrodu. Sadanittant, dan jagħmel ukoll liċ-ċellula jkollha reżistenza għall-vibrazzjoni u prestazzjoni tal-ħajja aħjar, u l-proċess tal-fibrożi adeżiva jaderixxi u jitkebbeb fuq il-wiċċ tal-partiċelli tal-materjal biex jifforma struttura ta' "gaġġa", li tiffaċilita l-assorbiment tal-elettrolit u t-trażmissjoni tal-joni. Fl-aħħarnett, il-GMCC tadotta l-proċess tat-teknoloġija tal-iwweldjar bil-lejżer kollu, u ċ-ċellula miksuba hija struttura metallurġika b'konnessjoni iebsa b'reżistenza baxxa għall-kuntatt ohmiku u reżistenza eċċellenti għall-vibrazzjoni, li tissodisfa r-rekwiżiti tal-istandard tal-grad tal-karozzi AECQ200.
| SPEĊIFIKAZZJONIJIET ELETTRIĊI | |
| Ttip | C60W-2R7-5000 |
| Vultaġġ NominaliVR | 2.7V |
| Vultaġġ ta' Żieda fil-VultaġġVS1 | 2.85V |
| Kapaċità Nominali C2 | 5000 F |
| Tolleranza tal-Kapaċità3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0.25mΩ |
| Kurrent ta' TnixxijaJienaL4 | <9 mA |
| Rata ta' awto-kwittanza 5 | <20% |
| Kurrent Kostanti Massimu IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| Kurrent MassimuIMassimu7 | 3.0 kA |
| Kurrent QasirJienaS8 | 10.8 kA |
| Maħżun EnerġijaE9 | 5.1 Wh |
| Densità tal-EnerġijaEd 10 | 9.9 Wh/kg |
| Densità tal-Qawwa UżabbliPd11 | 6.8 kW/kg |
| Qawwa tal-Impedenza MqabblaPdMax12 | 14.2kW/kg |
Tab. 1 Speċifikazzjoni elettrika bażika taċ-ċellula GMCC 2.7V 5000F EDLC
Sabiex jiġi speċifikat ultrakapaċitatur b'vultaġġ nominali, iċ-ċellula trid tissodisfa ċerti kundizzjonijiet. Matul l-aħħar snin ġie stabbilit standard fl-industrija. Meta tinżamm fit-temperatura massima operattiva (65oC għall-biċċa l-kbira tal-ultrakapaċitaturi) u l-vultaġġ nominali, iċ-ċellula trid tikseb ħajja definita filwaqt li tibqa' fil-kriterji definiti tat-tmiem tal-ħajja. Il-ħajja hija stabbilita għal 1500 siegħa għall-biċċa l-kbira tal-manifatturi tal-ultrakapaċitaturi u l-kriterji tat-tmiem tal-ħajja huma inqas minn 20% telf ta' kapaċitanza nominali u żieda massima ta' 100% tal-valur ESR speċifikat. Il-Fig. 2 turi li l-ultrakapaċitatur GMCC 5000F jista' jissodisfa dawn il-kundizzjonijiet.
Fig. 2 Evoluzzjoni tal-kapaċitanza (kurva tax-xellug) u l-ESR (kurva tal-lemin) tal-ultrakapaċitatur GMCC 5000F miżmum f'temperatura ta' 65°C u vultaġġ ta' 2.7V.
Il-Futur
Aħna nemmnu li attivitajiet ta' R&Ż intensivi u orjentati lejn il-miri se jippermettulna ntejbu aktar il-prestazzjoni ġenerali taċ-ċelloli, speċjalment il-vultaġġ taċ-ċelloli. Abbażi tar-riżultati attwali tal-laboratorju, nistennew li l-livell li jmiss tal-vultaġġ taċ-ċelloli jseħħ fil-futur prevedibbli. Dan se jippermettilna nżidu d-densità tal-enerġija u l-qawwa tal-ultrakapaċitaturi GMCC u b'hekk inżommu l-pass max-xejra lejn soluzzjonijiet ta' ħażna tal-enerġija dejjem iżgħar u aktar qawwija.
Ħin tal-posta: 09 ta' Ottubru 2023