Ultra-Kondensator mit hoher Leistungsdichte für Elektroautos und Solarmodule

Leistungsdichte Ultrakondensator

Die Leistungsdichte eines Kondensators ist die Menge an Leistung, die er bei einem bestimmten Volumen erzeugen kann. So haben beispielsweise Kondensatoren eine höhere Leistungsdichte als Batterien, da sie in der Lage sind, Energie viel schneller zu liefern als Batterien. Ein kleiner Kondensator kann eine viel höhere Leistungsdichte aufweisen als eine große Batterie, auch wenn eine Batterie eine höhere Leistungsdichte aufweisen kann. Mit anderen Worten, Macht ist die Rate des Energieverbrauchs. Die Leistungsdichte eines Kondensators wird in der Regel als potenzielle Energie pro Gramm oder pro Volumeneinheit ausgedrückt.

Die im Kondensator gespeicherte Energie: E=½ CV2, wobei C die Kapazität (F) und V die Ladespannung ist.

Energiebedarf: 85 kWh
Ladespannung V=600

Relative Permittivität k=16 Mio. (Dies ist der höchste Wert für die Dielektrizitätskonstante, der in der offenen Literatur angegeben ist.

Fläche eines Einschichtkondensators
A=20cm x 20 cm=400 cm2
Dicke des Dielektrikums
t=20 x10-6-6

Bei einer Einheit von 85 kWh beträgt die Gesamtkapazität (geometrische Kapazität genannt):

  • C= 2E/V2 = 2 x 85 000 x 3600/(600)2= 1.700 F
  • Kapazität 1 Schicht: (=Ԑ0*kA/t): 0,2832 F/Schicht 
  • Energiedichte: 5.900 Wh/lit 
  • Spezifische Energiedichte: 1.734 Wh/kg 
  • Gravimetrischer Leistungsdichte-Ultrakondensator | Frequenz ist 1: 7.780 W/kg 
  • Gesamtgewicht Energiespeichervorrichtung nur gestapelte Schichten: 49 kg

Die Entladung hängt von der Belastung ab:

Es gibt viele Vorteile von Festkörpergeräten gegenüber Li-Ionen-Akkus (keine Umweltverschmutzung, Millionen von Lade- und Entladezyklen und sehr schnelles Laden, um nur einige zu nennen). Der einzige Nachteil des Superkondensators ist die Unfähigkeit, die Gleichspannung während des Entladezyklus unter Last zu halten.

Die Spannung im Superkondensator sinkt stetig und die Rate des Spannungsabfalls hängt von der Last ab.

Höhere Lasten führen dazu, dass die Spannung schneller abfällt. Die Lösung für dieses Problem besteht darin, ein höheres Leistungsteil mit hoher Energiedichte herzustellen.

Einschichtige Energiespeichervorrichtung auf Keramikbasis.

Durchbruch bei Keramik/Metall mit 16 Millionen di-elektrischen Konstanten.

Mit einer solchen hohen Leistungsdichte (hohe kWh/kg) von Superkondensatoren wäre es möglich, mehrere Einheiten an Bord zu nehmen und eine Einheit nach der anderen zu entladen, bis die Spannung in jeder Einheit unter einen bestimmten Wert fällt.

Auf diese Weise ist es möglich, die Spannung während der gesamten Lebensdauer des Batteriesatzes hoch zu halten. Dies kann mit der modernen Elektronik von heute problemlos realisiert werden.

"Wir haben bereits eine Dielektrizitätskonstante von 16 Millionen erreicht, was der höchste Wert ist, der jemals in der offenen Literatur berichtet wurde. Jetzt müssen wir eine Balance zwischen Ladespannung und Schichtdicke finden".

Aufgrund der Art des Materials (die Ladung wird auf der Oberfläche des Dielektrikums/Metalls gespeichert) hängt das Laden des Kondensators von der zu speichernden Leistung ab. Bei geringer Leistung (mehrere kWh) erfolgt die Ladung in Sekundenschnelle.

Bei hoher Energie, z.B. 50 oder 80 kWh, kann das Laden mehrere Minuten dauern, sofern die Ladestation über genügend Spannung und Strom verfügt. Das Aufladen mehrerer Schichten, wie bereits in unserem Labor gezeigt, hat eine vollständige Ladung der Schichten in weniger als einer Sekunde gezeigt.

Selbstentladende Li-Ionen-Akkus:

Die Selbstentladung von Li-Ionen-Akkus beträgt in den ersten 24 Stunden etwa 5 Prozent und verliert dann 1-2 Prozent pro Monat; die Schutzschaltung fügt weitere 3 Prozent pro Monat hinzu. Im Allgemeinen nimmt die Selbstentladung aller Batteriechemikalien bei höheren Temperaturen zu, und die Rate verdoppelt sich typischerweise mit jeder 10°C (18°F).

Ein spürbarer Energieverlust tritt auf, wenn eine Batterie in einem heißen Fahrzeug verbleibt. Hohe Zykluszahlen und Alterung erhöhen auch die Selbstentladung aller Systeme.

Vorhergesagte Selbstentladung der ESD von UltraCaps:

Die Selbstentladung des Superkondensators ähnelt der des Li-Ionen-Akkus, nur dass der Temperatureffekt geringer ist und das Gerät die Ladung bis zu 20-30 Tage halten kann. EEStor behauptet, dass ihre Einheit den Strom für 2 bis 3 Monate halten kann.

UltraCap Energy Ltd.

UltraCap Energy Ltd. wurde mit dem Ziel gegründet, umweltfreundliche Energiespeicher oder "Batterien" zu entwickeln. Jetzt, zu 60% entwickelt, würden diese Geräte die Art und Weise, wie elektrische Energie gespeichert und transportiert wird, revolutionieren. Mit nur 4 Minuten Ladezeit könnte ein Elektrofahrzeug mit unserer Batterie bis zu 480 Kilometer weit über die bisherigen langsam ladenden Li-Ionen-Akkus hinaus fahren.

Hauptsitz

  • 160 City Road
  • Kemp Haus
  • London EC1V 2NX
  • Vereinigtes Königreich

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