Abstrak
GMCC telah berjaya membangunkan ultrakapasitor 5000F yang inovatif dengan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi (>10 Wh/kg) dalam saiz standard 60138, yang boleh menawarkan ketumpatan kuasa yang tinggi, pengecasan dan penyahcasan yang hampir serta-merta, kebolehpercayaan yang tinggi, toleransi suhu yang melampau, dan jangka hayat lebih 1,000,000 kitaran penyahcasan cas secara serentak. Sel GMCC 5000F boleh meningkatkan sokongan inersia dan keupayaan modulasi frekuensi utama untuk grid kuasa dengan ketara, dan meningkatkan prestasi peralatan dalam rangkaian. Sementara itu, sel GMCC 5000F boleh memenuhi keperluan permulaan sejuk suhu rendah tambahan, sokongan kuasa, pemulihan tenaga, bekalan kuasa voltan rendah kawalan wayar untuk aplikasi automotif dan kuasa lain.
Pengenalan
Ultrakapasitor, sebagai sumber kuasa yang sangat andal yang menyediakan arus tinggi dalam tempoh masa yang singkat, telah menarik perhatian yang semakin meningkat pada masa kini. Dengan semakin banyak elektrifikasi global, usaha yang besar telah dilakukan untuk meningkatkan ketumpatan tenaga dan kuasa, kualiti, keselamatan, dan mengurangkan kos peranti storan tenaga. Ultrakapasitor semakin diterima sebagai sistem storan tenaga yang membolehkan aplikasi automotif seperti bantuan pemanduan lanjutan (ADAS), sistem suspensi dan anti-gulungan yang inovatif, dan sistem brek kecemasan lanjutan (AEBS), dan sebagainya. Dalam masa terdekat, dalam menghadapi sambungan grid tenaga berskala besar tenaga bersih seperti fotovoltaik dan kuasa angin, dijangkakan ultrakapasitor akan membawa pembangunan dipercepatkan dalam sistem kuasa baharu, seperti modulasi frekuensi grid kuasa.
Rajah 1 Sel EDLC GMCC 2.7V 5000F
Teknologi Ultrakapasitor 5000F
Pada masa ini, kapasitans maksimum sel dalam industri superkapasitor hanya 3000F, dan kerana luas permukaan khusus karbon teraktif dalam elektrod positif dan negatif masih jauh daripada digunakan secara berkesan, kadar penggunaan berkesan semasa hanya kira-kira 10%. Jika kesesakan ketumpatan tenaga dan batasan ultrakapasitor dipecahkan, beberapa inovasi asas dan pelarasan mesti dibuat daripada struktur bahan, antara muka pepejal-cecair dan sistem elektrokimia.
GMCC telah menjalankan pengoptimuman teknikal komprehensif pelbagai dimensi, yang melibatkan skala molekul/ionik, skala struktur mikro dan nano bahan, skala antara muka pepejal-cecair mikro bahan, skala zarah bahan, pembangunan sistem elektrokimia berkapasitans tinggi, reka bentuk struktur sel, dan sebagainya. Pertama, struktur liang dan ciri permukaan bahan karbon telah dianalisis dan dioptimumkan secara mendalam, dan bahan karbon direka bentuk secara khusus dengan struktur berliang hierarki yang saling menembusi (mikropori, mesopopori, dan makropori saling tidak terhalang). Kedua, penunjuk utama seperti saiz ion, aktiviti ion, kesan pelarutan, kelikatan elektrolit telah dipertimbangkan secara komprehensif. Berdasarkan kajian pemadanan antara muka pepejal-cecair bahan/elektrolit, luas permukaan spesifik karbon teraktif digunakan sepenuhnya pada tahap maksimum, dan jumlah serta keupayaan cas yang diserap permukaan bertambah baik dengan ketara. Ketiga, pemisah khas diperbuat daripada bahan gentian komposit, dan mempunyai ciri-ciri kekuatan tinggi, keliangan tinggi dan keupayaan penyerapan cecair yang tinggi. Seterusnya, proses elektrod kering tanpa pencemaran digunakan untuk meningkatkan ketumpatan pemadatan elektrod dengan ketara. Sementara itu, ia juga menjadikan sel mempunyai rintangan getaran dan prestasi hayat yang lebih baik, dan proses fibrosis pelekat melekat dan melilit pada permukaan zarah bahan untuk membentuk struktur "sangkar", yang memudahkan penjerapan elektrolit dan penghantaran ion. Akhirnya GMCC menerima pakai proses teknologi kimpalan laser semua-tab, dan sel yang diperoleh ialah struktur bersambung keras metalurgi dengan rintangan sentuhan omik yang rendah dan rintangan getaran yang sangat baik, yang memenuhi keperluan piawaian gred automotif AECQ200.
| SPESIFIKASI ELEKTRIK | |
| Tjenis | C60W-2R7-5000 |
| Voltan DinilaiVR | 2.7V |
| Voltan LonjakanVS1 | 2.85V |
| Kapasitans Nilai C2 | 5000 F |
| Toleransi Kapasitans3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0.25mΩ |
| Arus KebocoranSayaL4 | <9 mA |
| Kadar pelepasan kendiri 5 | <20% |
| Arus Malar Maksimum IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| Arus MaksimumIMaks7 | 3.0 ribuA |
| Arus PendekSayaS8 | 10.8 kA |
| Disimpan TenagaE9 | 5.1 Wh |
| Ketumpatan TenagaEd 10 | 9.9 Wh/kg |
| Ketumpatan Kuasa yang Boleh DigunakanPd11 | 6.8 kW/kg |
| Kuasa Impedans yang DipadankanPdMax12 | 14.2kW/kg |
Tab. 1 Spesifikasi elektrik asas sel GMCC 2.7V 5000F EDLC
Untuk menentukan ultrakapasitor dengan voltan undian, sel mesti memenuhi syarat-syarat tertentu. Satu piawaian telah diwujudkan dalam industri sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Apabila dikekalkan pada suhu operasi maksimum (65oC untuk kebanyakan ultrakapasitor) dan voltan undian, sel mesti mencapai jangka hayat yang ditetapkan sambil kekal dalam kriteria akhir hayat yang ditetapkan. Jangka hayat ditetapkan pada 1500 jam untuk kebanyakan pengeluar ultrakapasitor dan kriteria akhir hayat adalah kurang daripada 20% kehilangan kapasitans nominal dan peningkatan maksimum 100% daripada nilai ESR yang ditentukan. Rajah 2 menunjukkan bahawa ultrakapasitor GMCC 5000F boleh memenuhi syarat-syarat ini.
Rajah 2 Evolusi kapasitans (lengkung kiri) dan ESR (lengkung kanan) ultrakapasitor GMCC 5000F yang dikekalkan pada suhu 65 oC dan voltan 2.7V.
Masa Depan
Kami percaya bahawa aktiviti R&D yang berorientasikan sasaran dan intensif akan membolehkan kami meningkatkan lagi prestasi sel keseluruhan, terutamanya voltan sel. Berdasarkan keputusan makmal semasa, kami menjangkakan tahap voltan sel seterusnya akan berlaku pada masa hadapan yang boleh dijangka. Ini akan membolehkan kami meningkatkan ketumpatan tenaga dan kuasa ultrakapasitor GMCC dan seterusnya mengikuti trend ke arah penyelesaian penyimpanan tenaga yang lebih kecil dan lebih berkuasa.
Masa siaran: 9 Okt-2023