Uute energiasõidukite superkondensaatorite põhimõtete, omaduste ja rakenduste põhjalik analüüs

Praegu jagunevad peamised globaalsed energiasalvestustehnoloogiad peamiselt kahte kategooriasse: energia füüsiline salvestamine ja elektrokeemiline energia salvestamine. Superkondensaatoritel kui uudsel tehnoloogial füüsilise energia salvestamise valdkonnas ei ole mitte ainult suurepärased turustamisväljavaated, vaid need toimivad ka traditsiooniliste elektrokeemiliste energiasalvestustehnoloogiate olulise jõudluse täiendusena. Eskaleeruva ülemaailmse energiakriisi taustal on sellest uuest energiasalvestustehnoloogiast saamas tööstuse uurimis- ja arendustegevuse põhisuund, täites järk-järgult kasutuslüngad, mida traditsioonilised keemiaakud ei suuda katta. Aku siiniriba kui superkondensaatorisüsteemi tuumvoolu ülekandekomponent määrab selle juhtivuse tõttu otseselt superkondensaatori suure-voolu laadimise ja tühjenemise tõhususe.

Kuigi traditsioonilisi keemiapatareisid on olmeelektroonikas ja tööstuslikus energiasalvestuses laialdaselt kasutusele võetud, kannatavad nad loomupäraselt väikese tühjenemisvoolu ja lühikese tööea tõttu, mistõttu nad ei sobi suure{0}}võimsusega ja pika{1}}tsükliga töötamise nõudlikele nõuetele. Sellistes valdkondades nagu uued energiasõidukid, kus väljundvõimsus on äärmiselt kriitiline, suurendatakse traditsiooniliste akude jõudluse piiranguid veelgi. Uute energiasalvestite väljatöötamine, mis on kohandatud suure jõudlusega-stsenaariumitele, on muutunud tänapäevase energiasalvestustehnoloogia arendamise vältimatuks trendiks ja superkondensaatorid on selle tööstuse taustal kiiresti arenenud. Power BusBar on superkondensaatori mooduli põhikomponent, mis võimaldab koguda ja jaotada suuri voolusid, vähendades tõhusalt liinikadusid suure{6}}voolu ülekande ajal.

Superkondensaatoreid, mida tuntakse ka kui elektrokeemilisi kondensaatoreid, peetakse suure{0}}potentsiaaliga elektrokeemiliste energiasalvestusseadmeteks, mis jäävad tavaliste füüsikaliste kondensaatorite ja traditsiooniliste keemiliste akude vahele. Nende energia salvestamise põhimõtete erinevuste põhjal võib need jagada kaheks peamiseks tehniliseks teeks. Esimene tüüp on kahekihiline-superkondensaator, mis tugineb elektroodi ja elektrolüüdi vahelisele kontaktliidesele, et moodustada tahke -vedeliku liideses stabiilne topelt-kihiline laengustruktuur, mis salvestab energiat otse elektroodi-elektrolüüdi liidesele. Kogu energia salvestamise protsess ei hõlma peaaegu mingit keemilist reaktsiooni ja sellel on äärmiselt kõrge tsükli stabiilsus. BusBar Systems pakub superkondensaatorite moodulitele täielikku suure-voolu ülekandevõrku, mis võimaldab luua väikese{10}takistusega elektriühendusi mitme üksiku kondensaatori vahel ning tagab ühtlase laadimise ja tühjenemise kogu mooduli ulatuses.

Võrreldes traditsiooniliste energiasalvestusseadmetega, seisneb superkondensaatorite peamine eelis eelkõige nende mahtuvuses. Kahekihilise struktuuri ja Faraday efekti ainulaadseid energia salvestamise põhimõtteid kasutades on sama mahuga superkondensaatorite mahtuvus 2000–6000 korda suurem kui tavalistel füüsilistel kondensaatoritel. See suurepärane mahtuvus vastab täielikult lühiajalistele-suurtele-energiasalvestusvajadustele suure-energiatarbimise-stsenaariumide korral, täites jõudluslünga tavapäraste kondensaatorite ja akude vahel. Automotive Busbar on läbinud range autotööstuse{10}}taseme töökindluse kontrolli, säilitades stabiilse juhtivuse kogu uute energiasõidukite elutsükli jooksul ilma suurenenud kontakttakistuseta.

Superkondensaatorite teine ​​suur eelis on nende ülisuur võimsustihedus. Nende samaväärne seeriatakistus on äärmiselt madal, võimaldades laadimise kiiret salvestamist ja vabastamist. Võimsustihedus võib ulatuda üle kümne korra tavaliste kondensaatorite omast, võimaldades väga lühikese aja jooksul väljastada tohutuid hetkevoolusid. See sobib suurepäraselt uute energiasõidukite kiire kiirendamise ja energia taaskasutamise protsessidega, mis nõuavad hetkelisi suuri voolusid, optimeerides oluliselt sõiduki dünaamilist reaktsiooni. Siini isolatsioonid on valmistatud spetsiaalsetest materjalidest, millel on kõrge temperatuuritaluvus ja kõrge isolatsioonitase, vältides tõhusalt ohutusriske, nagu lühised ja libisemine, mis võivad tekkida superkondensaatorite suurel-voolu laadimisel ja tühjenemisel.

Lisaks eelistele on superkondensaatoritel kiire laadimis- ja tühjenduskiirus ning ülipikk eluiga. Kogu laadimis- ja tühjendusprotsess ei sisalda praktiliselt mingeid hävitavaid keemilisi reaktsioone, mille tulemuseks on erakordne süsteemi stabiilsus. Laadimis-tühjenemistsüklite arv võib ulatuda sadadesse tuhandetesse, ületades tunduvalt tavaliste keemiapatareide ja traditsiooniliste kondensaatorite oma nii eluea kui-pikaajalise säilitusaja osas. Need ei vaja peaaegu üldse hooldust, vähendades oluliselt energiasalvestussüsteemide elutsükli kogukulusid. IGBT siiniribad võimaldavad luua madala-takistusega ühendusi superkondensaatorite ja pardal olevate IGBT-moodulite vahel, vähendades veelgi soojuskadusid suure voolu{7}}ülekande ajal ja parandades süsteemi üldist energiatõhusust.

Kuid superkondensaatoritel on ka omased piirangud. Nende energiatihedus on oluliselt madalam kui traditsioonilistel liitium-ioonakudel, mistõttu need ei sobi puhtalt elektrisõidukite peamiseks liikumapanevaks jõuks pikkade sõidukauguste toetamiseks. Praegu kasutatakse neid peamiselt abijõuallikatena hübriidsõidukites, mis töötavad koos peamise toiteakuga, et pakkuda kohest kõrget-voolu toetust. See piirang piirab superkondensaatorite ulatuslikku sõltumatut kasutamist uute energiasõidukite tööstuses. Tööstus kasutab praegu laialdaselt hübriidenergia salvestamise lahendust, mis ühendab superkondensaatorid ja liitiumakud, et täita nii suure võimsuse kui ka suure energiatiheduse nõudeid. EV lamineeritud siinidel on spetsiaalne mitmekihiline virnastatud struktuur, mis võib märkimisväärselt vähendada superkondensaatori suure-vooluahela parasiit-induktiivsust ja veelgi optimeerida laadimise ja tühjenemise dünaamilist reageerimiskiirust.