Abstrak
GMCC het suksesvol 'n innoverende 5000F ultrakapasitor met hoër energiedigtheid (>10 Wh/kg) in 60138 standaardgrootte ontwikkel, wat hoë kragdigtheid, byna onmiddellike laai en ontlaai, hoë betroubaarheid, uiterste temperatuurtoleransie en 'n dienslewe van meer as 1 000 000 laai-ontlaai siklusse gelyktydig kan bied. Die GMCC 5000F-sel kan die traagheidsondersteuning en die vermoë van primêre frekwensiemodulasie vir die kragnetwerk aansienlik verbeter, en die werkverrigting van toerusting in die netwerk verbeter. Intussen kan die GMCC 5000F-sel voldoen aan hulplae temperatuur koue aanvang, kragondersteuning, energieherwinning, draadbeheerde lae spanning kragtoevoer vir motor- en ander kragtoepassings.
Inleiding
Ultrakapasitors, as 'n hoogs betroubare kragbron wat hoë stroom in 'n kort tydperk lewer, het deesdae toenemende aandag getrek. Met die toenemende globale elektrifisering is enorme pogings aangewend om energie- en kragdigtheid, kwaliteit, veiligheid en die koste van energiebergingstoestelle te verbeter. Ultrakapasitors word toenemend aanvaar as energiebergingstelsels wat motortoepassings soos gevorderde bestuurshulp (ADAS), innoverende vering- en anti-rolstaafstelsels, en gevorderde noodremstelsels (AEBS), ens. moontlik maak. In die nabye toekoms, in die lig van grootskaalse energienetwerkverbinding van skoon energie soos fotovoltaïese en windkrag, word verwag dat ultrakapasitors versnelde ontwikkeling in nuwe kragstelsels, soos kragnetwerkfrekwensiemodulasie, sal inlui.
Fig. 1 GMCC 2.7V 5000F EDLC-sel
5000F Ultrakapasitor Tegnologie
Tans is die maksimum kapasitansie van die sel in die superkapasitorbedryf slegs 3000F, en omdat die spesifieke oppervlakarea van geaktiveerde koolstof in die positiewe en negatiewe elektrodes ver van effektief benut word, is die huidige effektiewe benuttingstempo slegs ongeveer 10%. Indien die energiedigtheidbottelnek en beperkings van ultrakapasitors verbreek word, moet 'n paar fundamentele innovasies en aanpassings aangebring word aan die materiaalstruktuur, vastestof-vloeistof-koppelvlak en elektrochemiese stelsel.
GMCC het multidimensionele omvattende tegniese optimalisering uitgevoer, wat molekulêre/ioniese skaal, materiaalmikro- en nanostruktuurskaal, materiaalmikro-vastestof-vloeistof-koppelvlakskaal, materiaaldeeltjieskaal, hoëkapasitansie-elektrochemiese stelselontwikkeling, selstruktuurontwerp, ens. behels. Eerstens is die poriestruktuur en oppervlakkenmerke van koolstofmateriale diep geanaliseer en geoptimaliseer, en die koolstofmateriaal is spesifiek ontwerp met 'n interpenetrerende hiërargiese poreuse struktuur (mikroporieë, mesoporieë en makroporieë is onderling onbelemmerd). Tweedens is sleutelaanwysers soos ioongrootte, ioonaktiwiteit, solvatasie-effek, viskositeit van die elektroliet omvattend oorweeg. Gebaseer op die ooreenstemmende studie van materiaal/elektroliet-vastestof-vloeistof-koppelvlak, word die spesifieke oppervlakarea van geaktiveerde koolstof ten volle benut, en die hoeveelheid en vermoë van oppervlak-adsorberende lading word aansienlik verbeter. Derdens is die spesiale skeier gemaak van saamgestelde veselmateriaal, en het die eienskappe van hoë sterkte, hoë porositeit en hoë vloeistofabsorpsievermoë. Vervolgens word die nie-besoedelende droë elektrodeproses aangeneem om die verdigtingsdigtheid van die elektrode aansienlik te verbeter. Intussen bied dit ook beter vibrasieweerstand en lewensduur van die sel, en die kleeffibroseproses kleef aan en wikkel op die oppervlak van die materiaaldeeltjies om 'n "hok"-struktuur te vorm, wat die adsorpsie van die elektroliet en die oordrag van ione vergemaklik. Laastens neem GMCC die all-lip, all-laser sweistegnologieproses aan, en die verkrygde sel is 'n metallurgiese hardverbinde struktuur met lae ohmiese kontakweerstand en uitstekende vibrasieweerstand, wat voldoen aan die vereistes van die motor-graad AECQ200-standaard.
| ELEKTRIESE SPESIFIKASIES | |
| Ttik | C60W-2R7-5000 |
| Gegradeerde spanningVR | 2.7V |
| SpanningsopstootVS1 | 2.85V |
| Gegradeerde Kapasitansie C2 | 5000 F |
| Kapasitansie Toleransie3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0.25mΩ |
| LekstroomEkL4 | <9 mA |
| Selfontladingstempo 5 | <20% |
| Maksimum Konstante Stroom IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| Maksimum stroomIMaks7 | 3.0 kA |
| KortstroomEkS8 | 10.8 kA |
| Gestoor EnergieE9 | 5.1 Wh |
| EnergiedigtheidEd 10 | 9.9 Wh/kg |
| Bruikbare KragdigtheidPd11 | 6.8 kW/kg |
| Ooreenstemmende ImpedansiekragPdMax12 | 14.2kW/kg |
Tab. 1 GMCC 2.7V 5000F EDLC-sel basiese elektriese spesifikasie
Om 'n ultrakondensator met 'n nominale spanning te spesifiseer, moet die sel aan sekere voorwaardes voldoen. 'n Standaard is oor die afgelope paar jaar in die bedryf vasgestel. Wanneer dit by die maksimum bedryfstemperatuur (65°C vir die meeste ultrakondensators) en nominale spanning gehou word, moet die sel 'n gedefinieerde leeftyd bereik terwyl dit binne die gedefinieerde einde-van-lewenskriteria bly. Die leeftyd is vasgestel op 1500 uur vir die meeste ultrakondensatorvervaardigers en die einde-van-lewenskriteria is minder as 20% nominale kapasitansieverlies en 'n maksimum toename van 100% van die gespesifiseerde ESR-waarde. Fig. 2 toon dat die GMCC 5000F ultrakondensator aan hierdie voorwaardes kan voldoen.
Fig. 2 Kapasitansie (linkerkurwe) en ESR (regterkurwe) evolusie van die GMCC 5000F ultrakapasitor gehou by 'n temperatuur van 65 oC en 'n spanning van 2.7V.
Die Toekoms
Ons glo dat doelgerigte, intensiewe O&O-aktiwiteite ons in staat sal stel om die algehele selprestasie, veral die selspanning, verder te verbeter. Gebaseer op huidige laboratoriumresultate, verwag ons dat die volgende selspanningsvlak in die afsienbare toekoms sal plaasvind. Dit sal ons in staat stel om die energie- en kragdigtheid van GMCC-ultrakapasitors te verhoog en sodoende tred te hou met die tendens na steeds kleiner en kragtiger energiebergingsoplossings.
Plasingstyd: Okt-09-2023