Leistungsdichte-Ultrakondensator-Energiespeicher

Es handelt sich um eine hohe Dielektrizitätskonstante und eine Niederspannungsladung


Beispiel Designparameter:

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

  • Benötigte Energie: 85 kWh
  • Ladespannung V = 600
  • Relative Permittivität k = 16 Millionen (Dies ist der höchste Wert für die Dielektrizitätskonstante, der in der offenen Literatur berichtet wird). Zum Vergleich verwendet EEStor ein Material mit einer Dielektrizitätskonstante von 18.000 für ihre Festkörperbatterieentwicklung.
  • Fläche eines Einschichtkondensators A = 20 cm × 20 cm = 400 cm2
  • Dicke des Dielektrikums t = 20 x 10-6

Für eine Einheit von 85 kWh ist die Gesamtkapazität (geometrische Kapazität):

C = 2E / V2 = 2 x 85 000 x 3600 / (600)2 = 1.700 F


Kapazität EINER Schicht (= Ԑ0* kA / t)

0,2832 F/Schicht

Energiedichte:

5.900 Wh/lit

Spezifische Energiedichte:

1.734 Wh/kg

Gravimetrische Leistungsdichte | Frequenz ist 1

7.780 W/kg

Gesamtgewicht Energiespeichervorrichtung (nur gestapelte Schichten | Gehäuse nicht enthalten)

49 kg


Entladung hängt von der Belastung ab:

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

 

Die Spannung im Superkondensator nimmt stetig ab und die Geschwindigkeit der Spannungsabnahme hängt von der Last ab.

 

Höhere Lasten lassen die Spannung schneller abfallen. Als Lösung für dieses Problem muss eine Hochenergieeinheit mit hoher Energiedichte hergestellt werden. Mit Superkondensatoren mit hohen Leistungsdichten (hohe kWh/kg) wäre es möglich, mehrere Einheiten zu verbauen 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 lässt sich mit der heutigen modernen Elektronik leicht bewerkstelligen.

Einschicht-Energiespeicher auf Keramikbasis.

High capacitance dielectric

Bahnbrechende Keramik/Metall mit 16 x 106 Dielektrizitätskonstante.

 

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

 

Wenn die Stromversorgung hoch ist, z. B. 50 oder 80 kWh, kann das Laden mehrere Minuten dauern, vorausgesetzt die Ladestation hat ausreichend Spannung und Strom. Das Aufladen mehrerer Schichten, wie bereits in unserem Labor gezeigt, konnte eine vollständige Aufladung der Schichten in weniger als einer Sekunde zeigen.

Selbstentladende Li-Ion-Akkus:

Die Selbstentladung von Li-Ion-Akku-Entladungen beträgt in den ersten 24 Stunden etwa 5 Prozent und dann 1-2 Prozent pro Monat. Die Schutzschaltung fügt weitere 3 Prozent pro Monat hinzu. Im Allgemeinen erhöht sich die Selbstentladung jeder Batteriechemie bei höherer Temperatur normalerweise um das Doppelte pro 10° C (18° F).

 

Ein auffälliger Energieverlust tritt auf, wenn eine Batterie in einem heißen Fahrzeug verbleibt. Hohe Zyklenzahl und Alterung erhöhen ebenfalls die Selbstentladung aller Systeme.

Voraussichtliche Selbstentladung von UltraCaps ESD:

Die Selbstentladung des Superkondensators ist der Li-Ion-Batterie ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Temperatureffekt kleiner ist und das Gerät in der Lage sein sollte, die Ladung für bis zu 20-30 Tage zu halten. EEStor behauptet, dass ihre Einheit in der Lage ist, den Strom für 2 bis 3 Monate zu halten.