Абстракт
GMCC компаниясы 60138 стандартты өлшеміндегі жоғары энергия тығыздығымен (>10 Вт/кг) инновациялық 5000F ультраконденсаторды сәтті жасап шығарды, ол жоғары қуат тығыздығын, лезде зарядтау және разрядтауды, жоғары сенімділікті, экстремалды температураға төзімділікті және бір уақытта 1 000 000-нан астам зарядтау-разрядтау циклдерінің қызмет ету мерзімін ұсына алады. GMCC 5000F ұяшығы электр желісі үшін инерцияны қолдауды және бастапқы жиілікті модуляциялау мүмкіндігін айтарлықтай жақсарта алады және желідегі жабдықтың өнімділігін жақсарта алады. Сонымен қатар, GMCC 5000F ұяшығы автомобиль және басқа да энергетикалық қосымшалар үшін қосалқы төмен температуралы суық іске қосуды, қуатты қолдауды, энергияны қалпына келтіруді, сыммен басқарылатын төмен кернеулі қуат көзін қанағаттандыра алады.
Кіріспе
Ультраконденсаторлар, қысқа мерзімде жоғары ток беретін өте сенімді қуат көзі ретінде қазіргі кезде көбірек назар аударып келеді. Әлемдік электрлендірудің артуымен энергия мен қуат тығыздығын, сапасын, қауіпсіздігін жақсарту және энергия сақтау құрылғыларының құнын төмендету үшін үлкен күш-жігер жұмсалды. Ультраконденсаторлар энергия сақтау жүйелері ретінде кеңінен қабылдануда, бұл автокөліктерде жүргізуге көмек көрсетудің озық жүйелері (ADAS), инновациялық аспалы және домалауға қарсы жүйелер және кеңейтілген апаттық тежеу жүйесі (AEBS) сияқты қосымшаларды қолдануға мүмкіндік береді. Жақын арада фотоэлектрлік және жел энергиясы сияқты таза энергияның ауқымды энергетикалық желісіне қосылуы жағдайында ультраконденсаторлар электр желісінің жиілік модуляциясы сияқты жаңа энергетикалық жүйелердің жедел дамуына әкеледі деп күтілуде.
1-сурет. GMCC 2.7V 5000F EDLC ұяшығы
5000F ультраконденсатор технологиясы
Қазіргі уақытта суперконденсаторлар өнеркәсібіндегі ұяшықтың максималды сыйымдылығы небәрі 3000F құрайды, ал оң және теріс электродтардағы белсендірілген көмірдің меншікті беткі ауданы тиімді пайдаланылмайтындықтан, қазіргі тиімді пайдалану деңгейі шамамен 10% құрайды. Егер ультраконденсаторлардың энергия тығыздығының тарлығы мен шектеулері бұзылса, материалдық құрылымнан, қатты-сұйық интерфейстен және электрохимиялық жүйеден кейбір іргелі жаңалықтар мен түзетулер енгізу қажет.
GMCC молекулалық/иондық шкаланы, материалдық микро және нано құрылым шкаласын, материалдық микро қатты-сұйықтық интерфейс шкаласын, материалдық бөлшектер шкаласын, жоғары сыйымдылықты электрохимиялық жүйені әзірлеуді, жасуша құрылымын жобалауды және т.б. қамтитын көп өлшемді кешенді техникалық оңтайландыруды жүзеге асырды. Біріншіден, көміртекті материалдардың кеуек құрылымы мен беттік сипаттамалары терең талданып, оңтайландырылды, ал көміртекті материал өзара енетін иерархиялық кеуекті құрылыммен арнайы жасалған (микрокеуектер, мезокеуектер және макрокеуектер бір-біріне кедергісіз). Екіншіден, ион мөлшері, ион белсенділігі, сольватация әсері, электролиттің тұтқырлығы сияқты негізгі көрсеткіштер жан-жақты қарастырылды. Материал/электролит қатты-сұйықтық интерфейсін сәйкестендіру негізінде белсендірілген көмірдің меншікті беттік ауданы максималды түрде толық пайдаланылады және беттік адсорбцияланған зарядтың мөлшері мен қабілеті айтарлықтай жақсарады. Үшіншіден, арнайы бөлгіш композиттік талшықты материалдан жасалған және жоғары беріктік, жоғары кеуектілік және жоғары сұйықтық сіңіру қабілеті сипаттамаларына ие. Кейіннен электродтың тығыздау тығыздығын айтарлықтай жақсарту үшін ластамайтын құрғақ электрод процесі қолданылады. Сонымен қатар, бұл ұяшықтың дірілге төзімділігі мен қызмет ету мерзімін жақсартады, ал адгезивті фиброз процесі материал бөлшектерінің бетіне жабысып, оранып, «тор» құрылымын түзеді, бұл электролиттің адсорбциясын және иондардың берілуін жеңілдетеді. Соңында, GMCC барлық қабатты, толық лазерлік дәнекерлеу технологиялық процесін қабылдайды, ал алынған ұяшық төмен омдық жанасу кедергісі мен тамаша дірілге төзімділігі бар металлургиялық қатты қосылған құрылым болып табылады, бұл автомобиль класты AECQ200 стандартының талаптарына сәйкес келеді.
| ЭЛЕКТР СИПАТТАМАЛАРЫ | |
| Type | C60W-2R7-5000 |
| Номиналды кернеуVR | 2.7V |
| Кернеу кернеуіVS1 | 2.85V |
| Номиналды сыйымдылық C2 | 5000 F |
| Сыйымдылыққа төзімділік3 | -0%/+20% |
| ЭТЖ2 | ≤0,25мΩ |
| Ағып кету тогыМенL4 | <9 mA |
| Өздігінен разрядтау жылдамдығы 5 | <20% |
| Максималды тұрақты ток IMCC(Δ(T = 15°C)6 | 136A |
| Максималды токIМакс7 | 3,0 мыңA |
| Қысқа токМенS8 | 10,8 кА |
| Сақталған ЭнергияE9 | 5.1 Wh |
| Энергия тығыздығыEd 10 | 9,9 Вт/кг |
| Қолданылатын қуат тығыздығыPd11 | 6,8 кВт/кг |
| Сәйкес келетін импеданс қуатыPdMax12 | 14.2кВт/кг |
1-қойынды. GMCC 2.7V 5000F EDLC ұяшығының негізгі электрлік сипаттамасы
Номиналды кернеуі бар ультраконденсаторды көрсету үшін ұяшық белгілі бір шарттарға сай болуы керек. Соңғы жылдары өнеркәсіпте стандарт белгіленді. Максималды жұмыс температурасында (көптеген ультраконденсаторлар үшін 65°C) және номиналды кернеуде сақталған кезде, ұяшық белгіленген қызмет ету мерзімінің аяқталу критерийлері шегінде қалып, белгілі бір қызмет ету мерзіміне жетуі керек. Көптеген ультраконденсатор өндірушілері үшін қызмет ету мерзімі 1500 сағатқа белгіленген және қызмет ету мерзімінің аяқталу критерийлері номиналды сыйымдылықтың 20%-дан аз жоғалуы және көрсетілген ESR мәнінің 100%-ға дейін максималды өсуі болып табылады. 2-суретте GMCC 5000F ультраконденсаторы осы шарттарға сай келетіні көрсетілген.
2-сурет. 65 oC температурада және 2,7 В кернеуде ұсталатын GMCC 5000F ультраконденсаторының сыйымдылығы (сол жақ қисық) және ESR (оң жақ қисық) эволюциясы.
Болашақ
Біз мақсатты бағытталған, қарқынды ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар ұяшықтың жалпы өнімділігін, әсіресе ұяшық кернеуін одан әрі жақсартуға мүмкіндік береді деп санаймыз. Ағымдағы зертханалық нәтижелерге сүйене отырып, келесі ұяшық кернеуі деңгейі жақын болашақта болады деп күтеміз. Бұл бізге GMCC ультраконденсаторларының энергиясы мен қуат тығыздығын арттыруға және осылайша энергияны сақтаудың кішірек және қуатты шешімдеріне деген үрдіске ілесуге мүмкіндік береді.
Жарияланған уақыты: 2023 жылғы 9 қазан