Astrattu
GMCC hà sviluppatu cù successu un ultracondensatore innovativu 5000F cù una densità di energia più alta (> 10 Wh/kg) in a dimensione standard 60138, chì pò offre una densità di putenza elevata, carica è scarica quasi istantanea, alta affidabilità, tolleranza à a temperatura estrema è una durata di serviziu di più di 1.000.000 di cicli di carica-scarica simultaneamente. A cellula GMCC 5000F pò migliurà assai u supportu di l'inerzia è a capacità di modulazione di frequenza primaria per a rete elettrica, è migliurà e prestazioni di l'apparecchiature in a rete. Intantu, a cellula GMCC 5000F pò suddisfà l'avviamentu à fretu ausiliariu à bassa temperatura, u supportu di putenza, u recuperu di energia, l'alimentazione à bassa tensione cuntrullata da filu per l'automotive è altre applicazioni di putenza.
Introduzione
Ultracondensatori, cum'è una fonte d'energia assai affidabile chì furnisce una corrente elevata in un cortu periodu di tempu, anu attiratu una attenzione crescente oghje ghjornu. Cù l'elettrificazione sempre più glubale, sò stati fatti sforzi immensi per migliurà a densità di l'energia è di a putenza, a qualità, a sicurezza è riduce u costu di i dispositivi di almacenamiento di l'energia. L'ultracondensatori sò sempre più accettati cum'è sistemi di almacenamiento di l'energia chì permettenu applicazioni automobilistiche cum'è l'assistenza avanzata à a guida (ADAS), sistemi innovativi di sospensione è barra antirolliu, è sistemi avanzati di frenata d'emergenza (AEBS), ecc. In un futuru vicinu, di fronte à a cunnessione à a rete energetica à grande scala di energie pulite cum'è u fotovoltaicu è l'energia eolica, si prevede chì l'ultracondensatori inauguraranu un sviluppu acceleratu in novi sistemi di energia, cum'è a modulazione di frequenza di a rete elettrica.
Fig. 1 Cellula EDLC GMCC 2.7V 5000F
Tecnulugia di l'ultracondensatore 5000F
Attualmente, a capacità massima di a cellula in l'industria di i supercondensatori hè solu 3000F, è postu chì a superficia specifica di u carbone attivatu in l'elettrodi pusitivi è negativi hè luntanu da esse aduprata efficacemente, l'attuale tassu d'utilizazione efficace hè solu di circa u 10%. Se u collu di buttiglia di densità energetica è i limiti di l'ultracondensatori sò rotti, alcune innovazioni è aghjustamenti fundamentali devenu esse fatti da a struttura di u materiale, l'interfaccia solidu-liquidu è u sistema elettrochimicu.
GMCC hà realizatu un'ottimisazione tecnica cumpleta multidimensionale, chì implica a scala moleculare/ionica, a scala di micro è nanostrutture di i materiali, a scala di l'interfaccia microsolido-liquido di i materiali, a scala di e particelle di i materiali, u sviluppu di sistemi elettrochimici à alta capacità, u cuncepimentu di a struttura cellulare, ecc. Prima, a struttura di i pori è e caratteristiche di a superficia di i materiali di carbone sò state analizzate è ottimizzate in prufundità, è u materiale di carbone hè specificamente cuncipitu cù una struttura porosa gerarchica interpenetrante (micropori, mesopori è macropori sò mutualmente senza ostaculi). Siconda, indicatori chjave cum'è a dimensione di l'ioni, l'attività ionica, l'effettu di solvatazione, a viscosità di l'elettrolitu sò stati cunsiderati in modu cumpletu. Basatu annantu à u studiu di currispundenza di l'interfaccia solido-liquido materiale/elettrolitu, a superficia specifica di u carbone attivatu hè cumpletamente utilizata à u massimu, è a quantità è a capacità di carica adsorbita in superficia sò assai migliurate. Terzu, u separatore speciale hè fattu di materiale in fibra cumposta, è hà e caratteristiche di alta resistenza, alta porosità è alta capacità di assorbimentu di liquidu. In seguitu, u prucessu di l'elettrodu seccu non inquinante hè aduttatu per migliurà assai a densità di cumpattazione di l'elettrodu. Intantu, face ancu chì a cellula abbia una migliore resistenza à e vibrazioni è prestazioni di vita, è u prucessu di fibrosi adesiva aderisce è si snoda nantu à a superficia di e particelle di materiale per furmà una struttura di "gabbia", chì facilita l'adsorbimentu di l'elettrolitu è a trasmissione di ioni. Infine, GMCC adotta u prucessu di tecnulugia di saldatura all-tab, all-laser, è a cellula ottenuta hè una struttura metallurgica à cunnessione rigida cù bassa resistenza di cuntattu ohmica è eccellente resistenza à e vibrazioni, chì risponde à i requisiti di u standard AECQ200 di qualità automobilistica.
| SPECIFICHE ELETTRICHE | |
| Ttipu | C60W-2R7-5000 |
| Tensione nominaleVR | 2.7V |
| Tensione di piccoVS1 | 2,85V |
| Capacità nominale C2 | 5000 F |
| Tolleranza di capacità3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0,25mΩ |
| Corrente di dispersioneEiuL4 | <9 mA |
| Tassa di autoscarica 5 | <20% |
| Corrente Custante Massima IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| Corrente massimaIMassimu7 | 3,0 milaA |
| Currente cortaEiuS8 | 10,8 kA |
| Archivatu EnergiaE9 | 5.1 Wh |
| Densità di l'energiaEd 10 | 9,9 Wh/kg |
| Densità di putenza utilizabilePd11 | 6,8 kW/kg |
| Putenza d'impedenza currispundentePdMax12 | 14.2kW/kg |
Tab. 1 Specifiche elettriche di basa di a cellula EDLC GMCC 2.7V 5000F
Per specificà un ultracondensatore cù una tensione nominale, a cellula deve risponde à certe cundizioni. Un standard hè statu stabilitu in l'industria in l'ultimi anni. Quandu hè mantenuta à a temperatura massima di funziunamentu (65 °C per a maiò parte di l'ultracondensatori) è à a tensione nominale, a cellula deve ottene una durata di vita definita pur rimanendu in i criteri di fine di vita definiti. A durata di vita hè fissata à 1500 ore per a maiò parte di i pruduttori di ultracondensatori è i criteri di fine di vita sò menu di 20% di perdita di capacità nominale è un aumentu massimu di 100% di u valore ESR specificatu. A Fig. 2 mostra chì l'ultracondensatore GMCC 5000F pò risponde à queste cundizioni.
Fig. 2 Evoluzione di a capacità (curva di manca) è di l'ESR (curva di diritta) di l'ultracondensatore GMCC 5000F mantenutu à una temperatura di 65 °C è una tensione di 2,7 V.
U Futuru
Credemu chì l'attività di R&S intensive è orientate à i miri ci permetteranu di migliurà ulteriormente e prestazioni generali di e cellule, in particulare a tensione di e cellule. Basenduci nantu à i risultati attuali di u laburatoriu, ci aspettiamu chì u prossimu livellu di tensione di e cellule si verifichi in un futuru prevedibile. Questu ci permetterà di aumentà a densità di energia è di putenza di l'ultracondensatori GMCC è cusì di stà à u passu cù a tendenza versu suluzioni di almacenamiento di energia sempre più chjuche è putenti.
Data di publicazione: 09-ott-2023