Всебічний аналіз принципів, характеристик і застосування суперконденсаторів у транспортних засобах з новою енергією

Наразі основні глобальні технології зберігання енергії в основному поділяються на дві категорії: фізичне зберігання енергії та електрохімічне зберігання енергії. Суперконденсатори, як нова технологія в області фізичного накопичення енергії, не тільки мають чудові перспективи комерціалізації, але також служать важливим доповненням до традиційних електрохімічних технологій зберігання енергії. На тлі ескалації глобальної енергетичної кризи ця нова технологія накопичення енергії стає основним напрямком галузевих досліджень і розробок, поступово заповнюючи прогалини в застосуванні, які традиційні хімічні батареї не можуть покрити. Шина батареї, як основний компонент передачі струму системи суперконденсаторів, безпосередньо визначає ефективність заряджання та розряджання суперконденсатора з високим -струмом завдяки його провідності.

Хоча традиційні хімічні батареї широко застосовуються в споживчій електроніці та промислових накопичувачах енергії, вони за своєю суттю страждають від низького розрядного струму та короткого терміну служби, що робить їх абсолютно непридатними для вимог високої-потужності та тривалого-циклу роботи. У таких галузях, як нові транспортні засоби, де вихідна потужність є надзвичайно важливою, обмеження продуктивності традиційних акумуляторів ще більше посилюються. Розробка нових накопичувачів енергії, адаптованих до високо-сценаріїв продуктивності, стала неминучою тенденцією розвитку сучасних технологій накопичення енергії, і суперконденсатори швидко розвиваються на тлі цієї галузі. Power BusBar є ключовим компонентом у модулі суперконденсатора, який забезпечує збір і розподіл великих струмів, ефективно зменшуючи втрати в лінії під час передачі-сильного струму.

Суперконденсатори, також відомі як електрохімічні конденсатори, вважаються високо{0}}потенціальними електрохімічними накопичувачами енергії, які є між звичайними фізичними конденсаторами та традиційними хімічними батареями. Виходячи з відмінностей у принципах накопичення енергії, їх можна розділити на два основні технічні шляхи. Перший тип — це подвійний-суперконденсатор, який спирається на контактну поверхню між електродом і електролітом для формування стабільної подвійної{4}}структури заряду на межі твердого тіла-рідини, безпосередньо накопичуючи енергію на межі розділу електрод-електроліт. Весь процес накопичення енергії майже не передбачає хімічних реакцій і має надзвичайно високу циклічну стабільність. BusBar Systems надає повну-мережу передачі високого струму для модулів суперконденсаторів, уможливлюючи електричні з’єднання з низьким{10}}імпедансом між декількома окремими конденсаторами та забезпечуючи постійну продуктивність заряду та розряду в усьому модулі.

Порівняно з традиційними накопичувачами енергії основна перевага суперконденсаторів полягає насамперед у їхній ємності. Використовуючи унікальні принципи накопичення енергії двошарової-структури та ефект Фарадея, суперконденсатори однакового об’єму мають ємність у 2000–6000 разів більшу, ніж у звичайних фізичних конденсаторів. Ця чудова ємність повністю відповідає короткостроковим-потребам у-зберіганні енергії в умовах високого-енергоспоживання-, заповнюючи розрив у продуктивності між традиційними конденсаторами та батареями. Автомобільна збірна шина пройшла сувору перевірку надійності-автомобільного рівня, зберігаючи стабільну провідність протягом усього життєвого циклу нових транспортних засобів, що працюють на енергії, без підвищеного контактного опору.

Другою важливою перевагою суперконденсаторів є їх надзвичайно висока питома потужність. Їхній еквівалентний послідовний опір є надзвичайно низьким, що дозволяє швидко накопичувати заряд і знімати його. Щільність потужності може досягати більш ніж у десять разів більшої, ніж у звичайних конденсаторів, що дозволяє створювати потужні миттєві струми за дуже короткий час. Це ідеально підходить для швидкого прискорення та процесів рекуперації енергії нових транспортних засобів, які вимагають миттєвих високих струмів, значно оптимізуючи динамічну реакцію автомобіля. Ізоляція збірних шин виготовлена ​​зі спеціальних матеріалів із високою термостійкістю та високим рівнем ізоляції, що ефективно запобігає загрозам безпеці, таким як коротке замикання та шлях уточнення, які можуть виникнути під час -заряджання та розряджання суперконденсаторів високим струмом.

На додаток до своїх переваг, суперконденсатори можуть похвалитися високою швидкістю заряджання та розряджання та надзвичайно тривалим терміном служби. Весь процес заряджання та розряджання практично не передбачає руйнівних хімічних реакцій, що забезпечує виняткову стабільність системи. Кількість циклів заряду-розряду може сягати сотень тисяч, значно перевищуючи кількість звичайних хімічних батарей і традиційних конденсаторів як за терміном служби, так і за-тривалим терміном зберігання. Вони майже не потребують обслуговування, що значно скорочує загальну вартість життєвого циклу систем зберігання енергії. Шини IGBT забезпечують з’єднання з низьким-імпедансом між суперконденсаторами та вбудованими модулями IGBT, додатково зменшуючи втрати тепла під час передачі-сильного струму та покращуючи загальну енергоефективність системи.

Однак суперконденсатори також мають властиві обмеження. Їхня щільність енергії значно нижча, ніж у традиційних літій-іонних акумуляторів, що робить їх непридатними як основну рушійну силу для чисто електричних транспортних засобів, які забезпечують великий запас ходу. Наразі вони в основному використовуються як допоміжні джерела живлення в гібридних транспортних засобах, які працюють у поєднанні з основною батареєю живлення, щоб забезпечити миттєву підтримку високого -струму. Це обмеження обмежує-великомасштабне незалежне застосування суперконденсаторів у промисловості транспортних засобів з новою енергією. В даний час у промисловості широко застосовуються гібридні рішення для накопичення енергії, що поєднують суперконденсатори та літієві батареї, щоб відповідати вимогам як високої потужності, так і високої щільності енергії. EV Laminated Busbars використовує спеціальну багато{8}}шарову складену структуру, яка може значно зменшити паразитну індуктивність високо-струмової петлі суперконденсатора та додатково оптимізувати швидкість динамічного відгуку заряджання та розряджання.