功率密度超级电容器储能装置


设计参数示例:

 

储在电容中的能量:E=½ CV2 其中 C 电容量 (F)V是充电电压。

  • 能量需求:85 kWh
  • 电电压V = 600
  • 对介电常数k = 1600 (这是在公开文献中报道的介电常数的 最高 。相比之下EEStor 使用介电常数为18,000的材料进行固态电池开发。
  • 单层电容器的面积A = 20cm×20cm = 400cm2
  • 电介质的厚度t = 20×10-6 

对于85 kWh单元,总电容(称为几何电容)为

 

C = 2E / V2 = 2×85000×3600 /6002 = 1700℉ 

单层电容 =Ԑ0*kA/t

0.2832 F /

能量密度

5,900 Wh / lit

比能量密度:

1,734 Wh/kg

重量功率密度|频率为1

7,780 W / kg

总重量储能装置 仅堆叠层|不包括外壳 

49 kg

放电取决于负载

锂离子电池相比,固态器件具有许多优点(无环境污染、数百万次充放电循环以及快速充电)。超级电容唯一缺点是在负载下的放电循环期间无法保持稳定的电压。


级电容器的电压会稳定下降电压下降的速度取决于负载。

较高的负载会导致电压下降得更快。该问题的 解决方案 是制造高能量密度的高功率单元。

 

借助高功率密度高千瓦时/千克的超级电容可将 多个单元 放置在一起各个单元依次放电直到每个单元的电压降到一定的值。

 

过这种方式可以在电池组的整个使用寿命期间保持高电压。凭借现代电子学可以轻松的完成这一点。

陶瓷基单层储能装置

High capacitance dielectric

突破性的陶瓷/金属 16 x106 电常数。 

由于材料性电荷存储在电介质/金属表面上),电容器的充电取决于要存储的功率大小。如果功率很低几千瓦时),充电在几秒钟内便可完成。

 

当功率很高例如为5080千瓦如果充电站的电压和电流足够高充电可能只需要几分钟的时间。

正如我们实验室已经证明的那样多层充电可在不到一秒的时间内充满各层。

自放电锂离子电池

锂离子电池放电的自放电在头24时内约为5%,然后每个月减少1-2护电路每月又增加3。一般来一般来说在较高的温度下所有电池化学物质的自放电都会增加而且每升高10°C18°F速率通常会增加 一倍

 

如果将电池留在高温车辆中,会发生明显的能量损失。高循环次数和老化也会增加所有系统的自放电

UltraCaps ESD的预测自放电:

级电容的自放电与锂离子电池类似只是温度影响较小器件能够保持电荷20-30天。EEStor 声称他们的装置能够保持电力23个月。