Ultracondensador de alta densidad de potencia para coches eléctricos y paneles solares

Densidad de potencia Ultracapacitador

La densidad de potencia de un condensador es la cantidad de potencia que puede producir para un volumen determinado. Por ejemplo, los condensadores tienen una mayor densidad de potencia que las baterías, ya que son capaces de suministrar energía mucho más rápido que las baterías. Un condensador pequeño puede tener una densidad de potencia mucho mayor que una batería grande, aunque una batería pueda tener una densidad de energía mayor. En otras palabras, la potencia es la tasa de uso de energía. La densidad de potencia de un condensador se expresa normalmente como energía potencial por gramo o por unidad de volumen.

La energía almacenada en el condensador: E=½ CV2 donde C es la capacitancia (F) y V es la tensión de carga.

Energía necesaria: 85 kWh
Tensión de carga V=600

Permisividad relativa k=16 millones (Este es el valor más alto para la constante dieléctrica reportado en la literatura abierta.

Área de un condensador de una sola capa
A=20cm x 20 cm=400 cm2
Espesor del dieléctrico
t=20 x10-6

Para una unidad de 85 kWh la capacitancia total (llamada capacitancia geométrica) es:

  • C= 2E/V2 = 2 x 85 000 x 3600/(600)2= 1,700 F
  • Capacitancia 1 capa: (=Ԑ0*kA/t): 0,2832 F/capa 
  • Densidad de energía: 5.900 Wh/lit 
  • Densidad específica de energía: 1.734 Wh/kg 
  • Densidad de potencia gravimétrica Ultracapacitador | frecuencia 1: 7,780 W/kg 
  • Peso total del dispositivo de almacenamiento de energía sólo capas apiladas: 49 kg

La descarga depende de la carga:

Hay muchas ventajas de los dispositivos de estado sólido sobre las baterías de iones de litio (sin contaminación ambiental, millones de ciclos de carga y descarga y carga muy rápida, por mencionar algunas), la única desventaja del súper condensador es la incapacidad de mantener la tensión constante durante el ciclo de descarga bajo carga.

El voltaje en el súper condensador disminuirá constantemente y la tasa de disminución de voltaje depende de la carga.

Las cargas más altas causarán que el voltaje caiga más rápido. La solución a este problema es fabricar unidades de mayor potencia con alta densidad de energía.

Dispositivo de almacenamiento de energía de una sola capa a base de cerámica.

Avanzada cerámica/metal con 16 millones de constantes dieléctricas.

Con estos supercondensadores de alta densidad de potencia (alta kWh/kg), sería posible embarcar varias unidades y descargar una unidad tras otra hasta que la tensión de cada unidad descienda por debajo de un determinado valor.

De esta manera será posible mantener la tensión alta durante toda la vida útil del conjunto de baterías. Esto se puede hacer fácilmente usando la electrónica moderna de hoy en día.

"Ya hemos alcanzado una constante dieléctrica de 16 millones, el valor más alto jamás registrado en la literatura abierta. Ahora tenemos que encontrar un equilibrio entre la tensión de carga y el grosor de la capa".

Debido a la naturaleza del material (la carga se almacena en la superficie del dieléctrico/metal) la carga del condensador depende de la potencia a almacenar. Si la potencia es baja (varios kWh), la carga se realiza en segundos.

Si la energía es alta, por ejemplo 50 u 80 kWh, la carga puede durar varios minutos, siempre que la estación de carga tenga un voltaje y una corriente suficientemente altos. La carga de varias capas, como ya se ha demostrado en nuestro laboratorio, ha mostrado una carga completa de las capas en menos de un segundo.

Baterías de Li-Ion autodescargables:

La autodescarga de las descargas de la batería de iones de litio es de aproximadamente el 5 por ciento en las primeras 24 horas y luego pierde entre el 1 y el 2 por ciento al mes; el circuito de protección añade otro 3 por ciento al mes. En general, la autodescarga de todas las sustancias químicas de la batería aumenta a temperaturas más altas, y la velocidad se duplica normalmente con cada 10°C (18°F).

Se produce una pérdida de energía notable si se deja una batería en un vehículo caliente. El alto número de ciclos y el envejecimiento también aumentan la autodescarga de todos los sistemas.

Previsión de autodescarga de la ESD de UltraCaps:

La autodescarga del supercondensador es similar a la batería de iones de litio, excepto que el efecto de la temperatura es menor y el dispositivo debería ser capaz de mantener la carga hasta 20-30 días. EEStor afirma que su unidad es capaz de retener la electricidad durante 2 o 3 meses.

UltraCap Energy Ltd.

UltraCap Energy Ltd se ha formado con el objetivo de desarrollar dispositivos de almacenamiento de energía respetuosos con el medio ambiente o"baterías". Con un 60% de desarrollo, estos dispositivos revolucionarían la forma en que se almacena y transporta la energía eléctrica. Con sólo 4 minutos de carga, un vehículo eléctrico que utilice nuestra batería podrá conducir hasta 480 kilómetros superando con creces las actuales baterías de iones de litio de carga lenta.

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