Kontakta USA/Kanada

+ 1 (833) 709-1399

Kontakta Sverige

+(46) 31 754 0790

Kontakta Schweiz

+(41) 79 469 6974

Solid state ultrakondensator med ett lager

Solid State Ultrakondensator effektdensitet

En ny utveckling inom solid state single layer energy storage devices (SSESD) erbjuder en lösning. SSESD innehåller en hög tillståndsdelektrisk med en dielektrisk konstant i storleksordningen 16 miljoner.

En dielektrisk är en elektrisk isolator som kan polariseras av ett elektriskt fält. Under påverkan av ett elektriskt fält ändras laddningsfördelningen i dielektriska så att positiva laddningar överensstämmer med fältet. De tre primära polariseringsmekanismerna är:

  • Jonpolarisering där positiva joner flödar med fältet och negativa joner flödar mot fältet
  • Orienteringspolarisering där dielektrisk innehåller material med permanent dipolmoment, med andra ord har molekyler en ojämn laddningsfördelning
  • Polarisering av gränssnittet, där kostnadsfria mobila laddningar inom materialet migrerar till gränssnittet för dielektrisk/elektrod. positiva laddningar flyttas till den negativa elektroden och positiva laddningar till den negativa elektroden.

I sin enklaste form består en kondensator av ett dielektriskt lager inklämt mellan två ledare. Att applicera en spänning över ledarna skapar ett elektriskt fält. Dielektrisk konstant eller tillstånd (K) av dielektrisk är förhållandet mellan sätta in utan det dielektriska (Eo) och sätta in med det dielektriska (E).

K = Eo/E

I den akondensator med ett lager som beskrivs, när en spänning (V) anbringas över ledarna, induceras en laddning (Q) i kondensatorn. Förhållandet mellan spänningen och laddningen definieras som kondensatorns kapacitans (C).  

C = Q/V

Mängden laddning som lagras beror på ledarnas område (A), separationen (d) mellan dem och den dielektriska konstanten.

 
C = K(A/d)

Så för kondensatorer med identiska dimensioner, ju högre värdet på K, desto större är mängden laddning som kan lagras.

Den potentiella elektriskaenergin( E ) som lagras i en laddad kondensator är en funktion av kapacitansen (C), spänningen (V) över elektroderna. Det motsvarar det arbete som utförs genom att ladda det och kan uttryckas genom:

E = 1/2 CV2

Det experimentella arbetet under de senaste två åren bestod av tre steg.

Det första steget var inriktat på utvecklingen av bulkkondensatorkeramik med hög kapacitans som ska användas som referensmaterial. Till skillnad från Eestor-tekniken, som har en mycket grundläggande låg dielektrisk konstant på 18 000 mot vår senaste milstolpe på 20 miljoner.

Det andra steget var inriktat på utveckling av keramik med hög yta med förbättrad laddningslagringskapacitet.

Det tredje steget kommer att fokusera på utvecklings dielektriska filmer på metallsubstrat med god vidhäftning av metallsubstratet och utan att ha någon gropbildning eller avbrott som är ansvariga för minskad kapacitans. 

Pulvret pressades och avfyrades vid olika temperaturer som sträcker sig för att producera täta icke-porösa prover. Proverna elektroderades och testades sedan för kapacitans (C), dielektrisk konstant (K), dielektrisk förlust (förlustbrun) och temperaturkoefficient för kapacitans (TCC).

 

Behöver du hjälp med enklare industriella lösningar? Vi är experter!

Bläddra till överst