აბსტრაქტული
GMCC-მ წარმატებით შეიმუშავა ინოვაციური 5000F ულტრაკონდენსატორი მაღალი ენერგიის სიმკვრივით (>10 ვტ.სთ/კგ) 60138 სტანდარტული ზომით, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივე, თითქმის მყისიერი დატენვა და განმუხტვა, მაღალი საიმედოობა, ექსტრემალური ტემპერატურის ტოლერანტობა და ერთდროულად 1,000,000-ზე მეტი დატენვა-განმუხტვის ციკლის მომსახურების ვადა. GMCC 5000F ელემენტს შეუძლია მნიშვნელოვნად გააძლიეროს ინერციის მხარდაჭერა და პირველადი სიხშირის მოდულაციის უნარი ელექტროქსელისთვის და გააუმჯობესოს ქსელში არსებული აღჭურვილობის მუშაობა. ამასობაში, GMCC 5000F ელემენტს შეუძლია დააკმაყოფილოს დამხმარე დაბალი ტემპერატურის ცივი სტარტის, ენერგიის მხარდაჭერის, ენერგიის აღდგენის, სადენით კონტროლირებადი დაბალი ძაბვის კვების წყაროს მოთხოვნები საავტომობილო და სხვა ენერგეტიკული აპლიკაციებისთვის.
შესავალი
ულტრაკონდენსატორები, როგორც მაღალსაიმედო ენერგიის წყარო, რომელიც მოკლე დროში უზრუნველყოფს მაღალ დენს, დღესდღეობით სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს. გლობალური ელექტროფიკაციის ზრდასთან ერთად, უზარმაზარი ძალისხმევა იხარჯება ენერგიისა და სიმძლავრის სიმკვრივის, ხარისხის, უსაფრთხოების გასაუმჯობესებლად და ენერგიის შენახვის მოწყობილობების ღირებულების შესამცირებლად. ულტრაკონდენსატორები სულ უფრო მეტად მიიღება, როგორც ენერგიის შენახვის სისტემები, რომლებიც საშუალებას იძლევა საავტომობილო გამოყენებისთვის, როგორიცაა მოწინავე მართვის დამხმარე სისტემა (ADAS), ინოვაციური საკიდარი და დახრილობის საწინააღმდეგო სისტემები და მოწინავე საგანგებო დამუხრუჭების სისტემა (AEBS) და ა.შ. უახლოეს მომავალში, სუფთა ენერგიის, როგორიცაა ფოტოელექტრული და ქარის ენერგია, ფართომასშტაბიანი ენერგეტიკულ ქსელთან დაკავშირების ფონზე, მოსალოდნელია, რომ ულტრაკონდენსატორები ხელს შეუწყობენ ახალი ენერგოსისტემების, როგორიცაა ელექტრო ქსელის სიხშირის მოდულაცია, დაჩქარებულ განვითარებას.
სურ. 1 GMCC 2.7V 5000F EDLC ელემენტი
5000F ულტრაკონდენსატორის ტექნოლოგია
ამჟამად, სუპერკონდენსატორების ინდუსტრიაში უჯრედის მაქსიმალური ტევადობა მხოლოდ 3000F-ია და რადგან დადებით და უარყოფით ელექტროდებში გააქტიურებული ნახშირბადის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი ეფექტურად არ გამოიყენება, მიმდინარე ეფექტური გამოყენების მაჩვენებელი მხოლოდ დაახლოებით 10%-ია. თუ ულტრაკონდენსატორების ენერგიის სიმკვრივის შემაფერხებელი ზღვარი და შეზღუდვები დაირღვება, მასალის სტრუქტურაში, მყარ-სითხე ინტერფეისსა და ელექტროქიმიურ სისტემაში უნდა განხორციელდეს გარკვეული ფუნდამენტური ინოვაციები და კორექტირება.
GMCC-მ ჩაატარა მრავალგანზომილებიანი ყოვლისმომცველი ტექნიკური ოპტიმიზაცია, რომელიც მოიცავდა მოლეკულურ/იონურ მასშტაბს, მასალის მიკრო და ნანო სტრუქტურულ მასშტაბს, მასალის მიკრო მყარი-სითხე ინტერფეისის მასშტაბს, მასალის ნაწილაკების მასშტაბს, მაღალი ტევადობის ელექტროქიმიური სისტემის შემუშავებას, უჯრედის სტრუქტურის დიზაინს და ა.შ. პირველ რიგში, ნახშირბადის მასალების ფორების სტრუქტურა და ზედაპირის მახასიათებლები ღრმად იქნა გაანალიზებული და ოპტიმიზირებული და ნახშირბადის მასალა სპეციალურად არის შექმნილი ურთიერთშემღწევი იერარქიული ფოროვანი სტრუქტურით (მიკროფორები, მეზოფორები და მაკროფორები ურთიერთშეუზღუდავია). მეორეც, ყოვლისმომცველად იქნა გათვალისწინებული ისეთი ძირითადი ინდიკატორები, როგორიცაა იონების ზომა, იონური აქტივობა, სოლვაციის ეფექტი, ელექტროლიტის სიბლანტე. მასალა/ელექტროლიტის მყარი-სითხე ინტერფეისის შესაბამისობის შესწავლის საფუძველზე, გააქტიურებული ნახშირბადის სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი სრულად არის გამოყენებული მაქსიმალურად და მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია ზედაპირულად ადსორბირებული მუხტის რაოდენობა და უნარი. მესამე, სპეციალური გამყოფი დამზადებულია კომპოზიტური ბოჭკოვანი მასალისგან და აქვს მაღალი სიმტკიცის, მაღალი ფორიანობის და მაღალი სითხის შთანთქმის უნარის მახასიათებლები. შემდგომში გამოყენებულია არადამაბინძურებელი მშრალი ელექტროდის პროცესი ელექტროდის დატკეპნის სიმკვრივის მნიშვნელოვნად გასაუმჯობესებლად. ამასთანავე, ეს უჯრედს უკეთეს ვიბრაციისადმი მდგრადობას და სიცოცხლის ხანგრძლივობას ანიჭებს, ხოლო წებოვანი ფიბროზის პროცესი მასალის ნაწილაკების ზედაპირზე ეკვრის და იხვევა „გალიის“ სტრუქტურის შესაქმნელად, რაც ხელს უწყობს ელექტროლიტის ადსორბციას და იონების გადაცემას. საბოლოოდ, GMCC იყენებს ყველა ჩანართის, მთლიანად ლაზერული შედუღების ტექნოლოგიურ პროცესს და მიღებული უჯრედი წარმოადგენს მეტალურგიულ, მყარად შეერთებულ სტრუქტურას დაბალი ომური კონტაქტის წინააღმდეგობით და შესანიშნავი ვიბრაციისადმი მდგრადობით, რომელიც აკმაყოფილებს საავტომობილო კლასის AECQ200 სტანდარტის მოთხოვნებს.
| ელექტრო სპეციფიკაციები | |
| Tტიპი | C60W-2R7-5000 |
| ნომინალური ძაბვავR | 2.7V |
| ძაბვის ტალღაVS1 | 2.85V |
| ნომინალური ტევადობა C2 | 5000 F |
| ტევადობის ტოლერანტობა3 | -0%/+20% |
| ედს2 | ≤0.25მმ |
| გაჟონვის დენიმეL4 | <9 mA |
| თვითგანმუხტვის მაჩვენებელი 5 | <20% |
| მაქსიმალური მუდმივი დენი IMCC(Δტემპერატურა = 15°C)6 | 136A |
| მაქსიმალური დენიIმაქს7 | 3.0 ათასიA |
| მოკლე დენიმეS8 | 10.8 კA |
| შენახულია ენერგიაE9 | 5.1 ვტ/სთ |
| ენერგიის სიმკვრივეEd 10 | 9.9 ვტ/სთ/კგ |
| გამოყენებადი სიმძლავრის სიმკვრივეPd11 | 6.8 კვტ/კგ |
| შესაბამისი წინაღობის სიმძლავრეPdMax12 | 14.2კვტ/კგ |
ცხრილი 1 GMCC 2.7V 5000F EDLC ელემენტის ძირითადი ელექტრული სპეციფიკაცია
ნომინალური ძაბვის მქონე ულტრაკონდენსატორის დასაზუსტებლად, ელემენტი უნდა აკმაყოფილებდეს გარკვეულ პირობებს. ინდუსტრიაში ბოლო წლების განმავლობაში დამკვიდრდა სტანდარტი. მაქსიმალურ სამუშაო ტემპერატურაზე (65°C ულტრაკონდენსატორების უმეტესობისთვის) და ნომინალურ ძაბვაზე შენახვისას, ელემენტმა უნდა მიაღწიოს განსაზღვრულ სიცოცხლის ხანგრძლივობას, ამავდროულად დარჩეს სასიცოცხლო ციკლის განსაზღვრულ კრიტერიუმებში. ულტრაკონდენსატორების მწარმოებლების უმეტესობისთვის სიცოცხლის ხანგრძლივობა დადგენილია 1500 საათის ოდენობით და სასიცოცხლო ციკლის დასრულების კრიტერიუმებია ნომინალური ტევადობის დანაკარგის 20%-ზე ნაკლები და მითითებული ESR მნიშვნელობის მაქსიმალური ზრდა 100%-ით. ნახ. 2 გვიჩვენებს, რომ GMCC 5000F ულტრაკონდენსატორს შეუძლია დააკმაყოფილოს ეს პირობები.
სურ. 2. GMCC 5000F ულტრაკონდენსატორის ტევადობის (მარცხენა მრუდი) და ESR (მარჯვენა მრუდი) ევოლუცია, რომელიც შენარჩუნებულია 65 oC ტემპერატურაზე და 2.7 ვ ძაბვაზე.
მომავალი
ჩვენ გვჯერა, რომ მიზანმიმართული, ინტენსიური კვლევა-განვითარების აქტივობები საშუალებას მოგვცემს, კიდევ უფრო გავაუმჯობესოთ უჯრედის საერთო მუშაობა, განსაკუთრებით უჯრედის ძაბვა. ლაბორატორიული მიმდინარე შედეგების საფუძველზე, ჩვენ ველით, რომ უჯრედის შემდეგი ძაბვის დონე უახლოეს მომავალში დადგება. ეს საშუალებას მოგვცემს გავზარდოთ GMCC ულტრაკონდენსატორების ენერგიისა და სიმძლავრის სიმკვრივე და ამით ავყვეთ სულ უფრო პატარა და უფრო მძლავრი ენერგიის შენახვის გადაწყვეტილებების ტენდენციას.
გამოქვეყნების დრო: 2023 წლის 9 ოქტომბერი