Abstrakt
GMCC huet erfollegräich en innovativen 5000F Ultrakondensator mat enger méi héijer Energiedicht (>10 Wh/kg) an der Standardgréisst 60138 entwéckelt, deen eng héich Leeschtungsdicht, bal direkt Laden an Entlueden, héich Zouverlässegkeet, extrem Temperaturtoleranz an eng Liewensdauer vu méi wéi 1.000.000 gläichzäiteg Laden- an Entluedungszyklen ubitt. D'GMCC 5000F Zell kann d'Inertieënnerstëtzung an d'Fäegkeet vun der Primärfrequenzmodulatioun fir d'Stroumnetz däitlech verbesseren an d'Leeschtung vun den Ausrüstungen am Netz verbesseren. Gläichzäiteg kann d'GMCC 5000F Zell Hëllefs-Kaltstart bei niddregen Temperaturen, Stroumënnerstëtzung, Energieréckgewinnung, Drotgesteiert Nidderspannungsversuergung fir Automobil- an aner Stroumapplikatiounen erfëllen.
Aféierung
Ultrakondensatoren, als héich zouverlässeg Stroumquell, déi an enger kuerzer Zäit héije Stroum liwwert, hunn hautdesdaags ëmmer méi Opmierksamkeet op sech gezunn. Mat der ëmmer méi globaler Elektrifizéierung goufen enorm Efforte gemaach fir d'Energie- a Leeschtungsdicht, d'Qualitéit, d'Sécherheet ze verbesseren an d'Käschte vun Energiespeicherapparater ze reduzéieren. Ultrakondensatore ginn ëmmer méi als Energiespeichersystemer akzeptéiert, déi Automobilapplikatiounen erméiglechen, wéi z. B. fortgeschratt Fuerhëllef (ADAS), innovativ Ophiewe- a Stabilisatorsystemer, an fortgeschratt Noutbremssystemer (AEBS), etc. An nächster Zukunft, am Kader vun der grousser Uschlossung vun propperer Energie wéi Photovoltaik a Wandenergie un d'Stroumnetz, gëtt erwaart, datt Ultrakondensatoren eng beschleunegt Entwécklung vun neie Stroumsystemer, wéi z. B. d'Frequenzmodulatioun am Stroumnetz, abréngen.
Abb. 1 GMCC 2.7V 5000F EDLC Zell
5000F Ultrakondensator Technologie
Am Moment ass déi maximal Kapazitéit vun der Zell an der Superkondensatorindustrie nëmmen 3000F, an well déi spezifesch Uewerfläch vum Aktivkuel an de positiven an negativen Elektroden wäit dovun ewech ass, effektiv ausgenotzt ze ginn, ass déi aktuell effektiv Auslastungsquote nëmmen ongeféier 10%. Wann den Energiedicht-Engpässe an d'Limitatioune vun Ultrakondensatoren gebrach ginn, mussen e puer fundamental Innovatiounen an Upassunge vun der Materialstruktur, der Feststoff-Flëssegkeets-Grenzfläche an dem elektrochemesche System gemaach ginn.
GMCC huet eng multidimensional ëmfaassend technesch Optimiséierung duerchgefouert, déi d'Molekular-/Ionen-Skala, d'Materialmikro- an Nanostrukturskala, d'Materialmikro-Feststoff-Flëssegkeets-Grenzflächeskala, d'Materialpartikelskala, d'Entwécklung vun elektrochemesche Systemer mat héijer Kapazitéit, den Design vun der Zellstruktur usw. ëmfaasst. Éischtens goufen d'Porenstruktur an d'Uewerflächencharakteristike vu Kuelestoffmaterialien grëndlech analyséiert an optimiséiert, an d'Kuelestoffmaterial ass speziell mat enger interpenetréierender hierarchescher poröser Struktur entworf (Mikroporen, Mesoporen a Makroporen sinn géigesäiteg fräi). Zweetens goufen Schlësselindikatoren wéi Ionengréisst, Ionenaktivitéit, Solvatiounseffekt a Viskositéit vum Elektrolyt ëmfaassend berücksichtegt. Baséierend op der Matching-Studie vun der Material/Elektrolyt-Feststoff-Flëssegkeets-Grenzfläche gëtt déi spezifesch Uewerfläch vum Aktivkuel voll ausgenotzt, an d'Quantitéit an d'Fäegkeet vun der Uewerflächenadsorbéierter Ladung gi staark verbessert. Drëttens ass den speziellen Trennwand aus Kompositfasermaterial gemaach an huet d'Charakteristike vun héijer Festigkeit, héijer Porositéit an héijer Flëssegkeetsabsorptiounsfäegkeet. Duerno gëtt den net-verschmotzungsfräien Dréchenelektrodeprozess adoptéiert fir d'Verdichtungdichte vun der Elektrod staark ze verbesseren. Mëttlerweil gëtt et der Zell och eng besser Schwéngungsbeständegkeet a Liewensdauer, an de Klebstofffibroseprozess hält sech un d'Uewerfläch vun de Materialpartikelen un a wéckelt sech drop, fir eng "Käfeg"-Struktur ze bilden, déi d'Adsorptioun vum Elektrolyt an d'Transmissioun vun Ionen erliichtert. Schlussendlech benotzt GMCC den All-Tab-, All-Laser-Schweissprozess, an déi kritt Zell ass eng metallurgesch festverbonne Struktur mat engem niddregen ohmeschen Kontaktwidderstand an enger exzellenter Schwéngungsbeständegkeet, déi d'Ufuerderunge vum AECQ200-Standard fir Automobilindustrie erfëllt.
| ELEKTRISCH SPECIFIKATIOUNEN | |
| TTyp | C60W-2R7-5000 |
| BewäertungsspannungV.R | 2.7V |
| IwwerspannungsspannungVS1 | 2,85V |
| Bewäert Kapazitéit C2 | 5000 F |
| Kapazitéitstoleranz3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0,25mΩ |
| LeckstroumEchL4 | <9 mA |
| Selbstentladungsquote 5 | <20% |
| Max. Konstante Stroum IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| Max. StroumIMax7 | 3,0 kA |
| KuerzstroumEchS8 | 10,8 kA |
| Gespäichert EnergieE9 | 5,1 Wh |
| EnergiedichtEd 10 | 9,9 Wh/kg |
| Benotzbar LeeschtungsdichtPd11 | 6,8 kW/kg |
| Ugepasst ImpedanzleistungPdMax12 | 14.2kW/kg |
Tab. 1 GMCC 2.7V 5000F EDLC Zell Basis elektresch Spezifikatioun
Fir en Ultrakondensator mat enger Nennspannung ze spezifizéieren, muss d'Zell bestëmmt Konditioune erfëllen. An de leschte Jore gouf an der Industrie e Standard etabléiert. Wann se bei der maximaler Betribstemperatur (65°C fir déi meescht Ultrakondensatoren) an Nennspannung gehale gëtt, muss d'Zell eng definéiert Liewensdauer erreechen, während se bannent de definéierte Critèren fir d'Enn vun der Liewensdauer bleift. D'Liewensdauer ass fir déi meescht Ultrakondensatorhersteller op 1500 Stonnen festgeluecht an d'Critèren fir d'Enn vun der Liewensdauer sinn e nominelle Kapazitéitsverloscht vu manner wéi 20% an eng maximal Erhéijung vun 100% vum spezifizéierten ESR-Wäert. Abb. 2 weist, datt den GMCC 5000F Ultrakondensator dës Konditioune erfëlle kann.
Fig. 2 Entwécklung vun der Kapazitéit (lénks Kurve) an der ESR (riets Kurve) vum GMCC 5000F Ultrakondensator, deen bei enger Temperatur vun 65 °C an enger Spannung vun 2,7 V gehale gouf.
D'Zukunft
Mir gleewen, datt gezielt ausgeriicht, intensiv Fuerschungs- an Entwécklungsaktivitéiten et eis erméiglechen, d'Gesamtleistung vun den Zellen, besonnesch d'Zellspannung, weider ze verbesseren. Baséierend op den aktuellen Laborresultater erwaarden mir, datt dat nächst Zellspannungsniveau an absehbarer Zukunft optrieden wäert. Dëst erméiglecht et eis, d'Energie- a Leeschtungsdicht vun den GMCC-Ultrakondensatoren ze erhéijen an domat mam Trend zu ëmmer méi klengen a méi leistungsstarken Energiespeicherléisungen matzehalen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 09. Oktober 2023