Ultracondensateur à haute densité de puissance pour voitures électriques et panneaux solaires

Charge rapide, poids léger, respectueux de l'environnement

La densité de puissance d'un condensateur est la quantité de puissance qu'il peut produire pour un volume donné. Par exemple, les condensateurs ont une densité de puissance supérieure à celle des batteries, car ils sont capables de fournir de l'énergie beaucoup plus rapidement que ces dernières. Un petit condensateur peut avoir une densité de puissance beaucoup plus élevée qu'une grande batterie, même si cette dernière a une densité d'énergie plus élevée. En d'autres termes, la puissance est le taux d'utilisation de l'énergie. La densité de puissance d'un condensateur est généralement exprimée en énergie potentielle par gramme ou par unité de volume.

L'énergie stockée dans le condensateur : E=½ CV2 où C est la capacité (F) et V est la tension de charge.

Énergie nécessaire: 85 kWh
Tension de charge V=600

Permistivité relative k=16 millions (Il s'agit de la valeur la plus élevée pour la constante diélectrique rapportée dans la littérature ouverte).

Surface d'un condensateur monocouche
A=20cm x 20 cm=400 cm2
Epaisseur du diélectrique
t=20 x10-6

Pour une unité de 85 kWh la capacité totale (appelée capacité géométrique) est :

  • C= 2E/V2 = 2 x 85 000 x 3600/(600)2= 1 700 F
  • Capacitance 1 couche : (=Ԑ0*kA/t) : 0.2832 F/couche 
  • Densité énergétique : 5 900 Wh/lit 
  • Densité énergétique spécifique : 1 734 Wh/kg 
  • Densité de puissance gravimétrique Ultracondensateur | fréquence est de 1 : 7,780 W/kg 
  • Poids total du dispositif de stockage d'énergie couches empilées uniquement : 49 kg
Camion Ultracapacités
Densité de puissance des ultra-condensateurs

La décharge dépend de la charge :

Les dispositifs à semi-conducteurs présentent de nombreux avantages par rapport aux batteries Li-Ion (pas de pollution de l'environnement, des millions de cycles de charge et de décharge et une charge très rapide, pour n'en citer que quelques-uns). Le seul inconvénient du super condensateur est son incapacité à maintenir une tension stable pendant le cycle de décharge sous charge.

La tension dans le super condensateur va diminuer régulièrement et le taux de diminution de la tension dépend de la charge.

Des charges plus élevées entraîneront une chute plus rapide de la tension. La solution à ce problème est de fabriquer une unité de puissance supérieure avec une densité d'énergie élevée.

En raison de la nature du matériau (la charge est stockée à la surface du diélectrique/métal), la charge du condensateur dépend de la puissance à stocker. Si la puissance est faible (plusieurs kWh), la charge se fait en quelques secondes.

Si l'énergie est élevée, par exemple 50 ou 80 kWh, la charge peut prendre plusieurs minutes, à condition que la station de charge ait une tension et un courant suffisamment élevés. La charge de plusieurs couches, comme cela a déjà été démontré dans notre laboratoire, a montré une charge complète des couches en moins d'une seconde.

Batteries Li-Ion à décharge automatique :

L'autodécharge de la batterie Li-Ion est d'environ 5 % dans les premières 24 heures et perd ensuite 1 à 2 % par mois ; le circuit de protection ajoute 3 % supplémentaires par mois. En général, l'autodécharge de toutes les batteries chimiques augmente à une température plus élevée, et le taux double typiquement avec chaque 10°C (18°F).

Une perte d'énergie notable se produit si une batterie est laissée dans un véhicule chaud. Le nombre élevé de cycles et le vieillissement augmentent également l'autodécharge de tous les systèmes.

Prévision de l'autodécharge de l'ESD d'UltraCaps :

L'autodécharge d'un super condensateur est similaire à celle d'une batterie Li-Ion, sauf que l'effet de la température est plus faible et que l'appareil devrait être capable de conserver sa charge pendant 20 à 30 jours. EEStor demande que leur appareil soit capable de conserver l'électricité pendant 2 à 3 mois.

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