Abstrak
GMCC telah berhasil mengembangkan kapasitor ultra inovatif 5000F dengan kepadatan energi lebih tinggi (＞10 Wh/kg) dalam ukuran standar 60138, yang dapat menawarkan kepadatan daya tinggi, pengisian dan pengosongan yang hampir instan, keandalan tinggi, toleransi suhu ekstrem, dan masa pakai lebih dari 1.000.000 siklus pengisian-pengosongan secara bersamaan. Sel GMCC 5000F dapat sangat meningkatkan dukungan inersia dan kemampuan modulasi frekuensi utama untuk jaringan listrik, dan meningkatkan kinerja peralatan di jaringan. Sementara itu, sel GMCC 5000F dapat memenuhi kebutuhan start dingin suhu rendah tambahan, dukungan daya, pemulihan energi, catu daya tegangan rendah yang dikontrol kabel untuk otomotif dan aplikasi daya lainnya.
Perkenalan
Kapasitor UltraUltracapacitor, sebagai sumber daya yang sangat andal yang menyediakan arus tinggi dalam waktu singkat, telah menarik perhatian yang semakin meningkat saat ini. Dengan semakin meningkatnya elektrifikasi global, upaya besar telah dilakukan untuk meningkatkan kepadatan energi dan daya, kualitas, keamanan, dan mengurangi biaya perangkat penyimpanan energi. Ultracapacitor semakin diterima sebagai sistem penyimpanan energi yang memungkinkan aplikasi otomotif seperti bantuan mengemudi canggih (ADAS), sistem suspensi dan anti-roll bar yang inovatif, dan sistem pengereman darurat canggih (AEBS), dll. Dalam waktu dekat, dalam menghadapi koneksi jaringan energi skala besar dari energi bersih seperti fotovoltaik dan tenaga angin, diharapkan ultracapacitor akan mengantarkan percepatan pengembangan dalam sistem tenaga baru, seperti modulasi frekuensi jaringan listrik.
Gambar 1. Sel EDLC GMCC 2.7V 5000F
Teknologi Ultracapacitor 5000F
Saat ini, kapasitas maksimum sel dalam industri superkapasitor hanya 3000F, dan karena luas permukaan spesifik karbon aktif pada elektroda positif dan negatif masih jauh dari pemanfaatan yang efektif, tingkat pemanfaatan efektif saat ini hanya sekitar 10%. Jika hambatan dan keterbatasan kepadatan energi pada ultracapacitor dapat diatasi, beberapa inovasi dan penyesuaian mendasar harus dilakukan dari struktur material, antarmuka padat-cair, dan sistem elektrokimia.
GMCC telah melakukan optimasi teknis komprehensif multidimensi, yang melibatkan skala molekuler/ionik, skala struktur mikro dan nano material, skala antarmuka padat-cair mikro material, skala partikel material, pengembangan sistem elektrokimia berkapasitas tinggi, desain struktur sel, dll. Pertama, struktur pori dan karakteristik permukaan material karbon telah dianalisis dan dioptimalkan secara mendalam, dan material karbon dirancang khusus dengan struktur berpori hierarkis yang saling menembus (mikropori, mesopori, dan makropori saling tidak terhalang). Kedua, indikator kunci seperti ukuran ion, aktivitas ion, efek solvasi, dan viskositas elektrolit telah dipertimbangkan secara komprehensif. Berdasarkan studi pencocokan antarmuka padat-cair material/elektrolit, luas permukaan spesifik karbon aktif dimanfaatkan sepenuhnya hingga maksimal, dan jumlah serta kemampuan muatan yang terserap di permukaan sangat ditingkatkan. Ketiga, pemisah khusus terbuat dari material serat komposit, dan memiliki karakteristik kekuatan tinggi, porositas tinggi, dan kemampuan penyerapan cairan yang tinggi. Selanjutnya, proses elektroda kering yang tidak mencemari lingkungan diadopsi untuk meningkatkan kepadatan pemadatan elektroda secara signifikan. Selain itu, proses ini juga membuat sel memiliki ketahanan getaran dan kinerja masa pakai yang lebih baik, dan proses fibrosis perekat menempel dan melilit permukaan partikel material untuk membentuk struktur "sangkar", yang memfasilitasi adsorpsi elektrolit dan transmisi ion. Terakhir, GMCC mengadopsi proses teknologi pengelasan laser sepenuhnya, dan sel yang dihasilkan adalah struktur sambungan keras metalurgi dengan resistansi kontak ohmik rendah dan ketahanan getaran yang sangat baik, yang memenuhi persyaratan standar AECQ200 kelas otomotif.
| SPESIFIKASI LISTRIK | |
| Ttipe | C60W-2R7-5000 |
| Tegangan TerukurVR | 2.7V |
| Tegangan LonjakanVS1 | 2,85V |
| Kapasitansi Terukur C2 | 5000 F |
| Toleransi Kapasitansi3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0,25mΩ |
| Arus BocorSAYAL4 | <9 mA |
| Tingkat pelepasan sendiri 5 | <20% |
| Arus Konstan Maksimum IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| Arus MaksimumIMaksimum7 | 3.0 ribuA |
| Arus PendekSAYAS8 | 10,8 kA |
| Tersimpan EnergiE9 | 5,1 Wh |
| Kepadatan EnergiEd 10 | 9,9 Wh/kg |
| Kepadatan Daya yang Dapat DigunakanPd11 | 6,8 kW/kg |
| Daya Impedansi yang SesuaiPdMax12 | 14.2kW/kg |
Tabel 1 Spesifikasi listrik dasar sel GMCC 2.7V 5000F EDLC
Untuk menentukan kapasitor ultra dengan tegangan nominal, sel harus memenuhi kondisi tertentu. Standar telah ditetapkan dalam industri selama beberapa tahun terakhir. Ketika dijaga pada suhu operasi maksimum (65oC untuk sebagian besar kapasitor ultra) dan tegangan nominal, sel harus mencapai masa pakai yang ditentukan sambil tetap berada dalam kriteria akhir masa pakai yang ditentukan. Masa pakai ditetapkan pada 1500 jam untuk sebagian besar produsen kapasitor ultra dan kriteria akhir masa pakai adalah kehilangan kapasitansi nominal kurang dari 20% dan peningkatan maksimum 100% dari nilai ESR yang ditentukan. Gambar 2 menunjukkan bahwa kapasitor ultra GMCC 5000F dapat memenuhi kondisi ini.
Gambar 2. Evolusi kapasitansi (kurva kiri) dan ESR (kurva kanan) dari ultracapacitor GMCC 5000F yang disimpan pada suhu 65 oC dan tegangan 2,7V.
Masa Depan
Kami percaya bahwa aktivitas penelitian dan pengembangan (R&D) yang intensif dan berorientasi pada target akan memungkinkan kami untuk lebih meningkatkan kinerja sel secara keseluruhan, terutama tegangan sel. Berdasarkan hasil laboratorium saat ini, kami memperkirakan tingkat tegangan sel berikutnya akan terjadi dalam waktu dekat. Hal ini akan memungkinkan kami untuk meningkatkan kepadatan energi dan daya kapasitor ultra GMCC dan dengan demikian mengikuti tren menuju solusi penyimpanan energi yang semakin kecil dan lebih bertenaga.
Waktu posting: 09-Oktober-2023