Monocamada de estado sólido Ultracapacitor

Estado sólido Densidade de potência do ultracapacitor 

Um desenvolvimento recente em dispositivos de armazenamento de energia de camada única em estado sólido (SSESD) oferece uma solução. O SSESD incorpora um dielétrico de alta permissividade com uma constante dielétrica da ordem de 16 milhões.

Um dieléctrico é qualquer isolante eléctrico que possa ser polarizado por um campo eléctrico. Sob a influência de um campo elétrico, a distribuição de carga no dielétrico muda de forma que as cargas positivas se alinhem com o campo. Os três principais mecanismos de polarização são:
  • Polarização iónica em que os iões positivos fluem com o campo e os iões negativos fluem contra o campo
  • Polarização orientadora onde o dielétrico contém materiais com um momento dipolo permanente, ou seja, as moléculas têm uma distribuição de carga desigual
  • Polarização da interface, em que as cargas móveis livres dentro do material migram para a interface dieléctrica/electrodo; as cargas positivas migram para o eléctrodo negativo e as cargas positivas para o eléctrodo negativo.
Condensador - Crédito de imagem: Papa November

Na sua forma mais simples, um condensador consiste numa camada dieléctrica colada entre dois condutores. A aplicação de uma tensão através dos condutores cria um campo elétrico. A constante dielétrica ou permissividade (K) do dielétrico é a relação entre o campo sem o dielétrico (Eo) e o campo com o dielétrico (E).

K = Eo/E

No capacitor de camada única descrito, quando uma tensão (V) é aplicada através dos condutores, uma carga (Q) é induzida no capacitor. A relação entre a tensão e a carga é definida como a capacitância (C) do condensador.  

C = Q/V

A quantidade de carga armazenada depende da área (A) dos condutores, da separação (d) entre eles e da constante dielétrica.

C = K(A/d)

Assim, para condensadores com dimensões idênticas, quanto maior for o valor do K, maior é a quantidade de carga que pode ser armazenada.

A energia eléctrica potencial (E) armazenada num condensador carregado é função da capacitância (C), da tensão (V) através dos eléctrodos. É equivalente ao trabalho feito com a cobrança e pode ser expresso por:

E = ½ CV2

O trabalho experimental dos últimos dois anos consistiu em três etapas.

Em contraste com a tecnologia Eestor, que tem uma baixa constante dielétrica básica de 18.000 contra o nosso último marco de 16 milhões de marcos.

O segundo passo centrou-se no desenvolvimento de cerâmica de alta superfície com capacidades de armazenamento de carga melhoradas.

O terceiro passo será centrado no desenvolvimento de filmes dielétricos sobre substrato metálico com boa aderência ao substrato metálico e sem pites ou descontinuidades responsáveis pela diminuição da capacitância. Usaremos uma nova tecnologia de ultra-som para misturar e refinar grãos.

O pó foi prensado e queimado a várias temperaturas, para produzir amostras densas não porosas. As amostras foram então eletrodos e testadas para capacitância (C), constante dielétrica (K), perda dielétrica (perda de bronzeamento) e coeficiente de temperatura de capacitância (TCC).

UltraCap Energy Ltd.

A UltraCap Energy Ltd foi formada com o objectivo de desenvolver dispositivos de armazenamento de energia ou "baterias" amigos do ambiente. Agora 60% desenvolvidos, esses dispositivos revolucionariam a forma como a energia elétrica é armazenada e transportada. Com apenas 4 minutos de carga, um veículo elétrico usando a nossa bateria seria capaz de conduzir por até 480 quilômetros de distância, excedendo largamente as atuais baterias de Li-Ion de carregamento lento.

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