Ультраконденсаторы: Ультраконденсаторы бросают вызов батареям — Силовая электроника

Ультраконденсаторы бросают вызов батареям — Силовая электроника

а

Конденсаторы, чья участь до сих пор ограни­чивалась лишь способностью запасать при­горшню электрической энергии, что делало их незаменимыми для успешной работы элект­рических цепей в самых разнообразных устрой­ствах и приборах — от персонального компьютера до СВЧ-печей, мобильных телефонов и телевизо­ров, сейчас завоевывают новую область — аккуму­лирование энергии. В течение почти двух столетий аккумуляторные батареи считались естественным выбором для хранения сколько-нибудь полезного количества энергии, а сегодня высококачественные конденсаторы, известные как ультраконденсаторы, приготовились бросить им вызов.

«В автомобилях на топливных элементах ультра­конденсаторы продемонстрировали лучшие реку­перативные свойства, чем батареи, они заметно лег­че, долговечнее и экологичнее при производстве и утилизации», — сказал Пьер Ривар (Pierre Rivard), президент и исполнительный директор компании Hydrogenics of Mississauga (Онтарио), занимаю­щейся производством экологически чистой элек­троэнергии, в основном топливных элементов. Рассматривая и другие применения помимо авто­транспорта, он продолжил: «В сочетании с топлив­ными элементами в транспортных средствах, дви­жущихся с частыми остановками, например авто­погрузчиках, ультраконденсаторы обеспечивают высокую пиковую мощность при подъеме груза и разгоне и рекуперацию при торможении; в ре­зервных источниках питания (от госпиталей до офисных зданий, заводов и домов) они обеспечива­ют переходную мощность с нулевым временем го­товности. Во многих случаях такие устройства об­служивают пиковые нагрузки, что позволяет опти­мизировать размеры и минимизировать цену наших масштабируемых топливных элементов».

Компания Honda (Honda Motor Company) приме­няет ультраконденсаторы в своих гибрид­ных автомобилях на топливных элементах FCX; не­сколько тестовых моделей уже можно увидеть на до­рогах Калифорнии. По словам представителя Honda, «используя ультраконденсаторы, мы смогли повы­сить КПД и приемистость машины по сравнению с конкурентами, которые разрабатывают гибридные автомобили с батареями и топливными элементами».

В феврале 2004 года компания Maxwell Technologies (Сан-Диего, Калифорния) объявила о подписании контракта на поставку изделий, предназначенных для 27 гибридных дизельно-электрических автобусов, строящихся для Long Beach Transit (Лонг-Бич, Калифорния), а также о новом поколении уст­ройств с увеличенной в 10 раз энергоемкостью.

Старший брат батареи

С момента изобретения в 1745 году конденсато­ры — в виде стеклянной банки, наполненной жидко­стью и обернутой фольгой, — проделали долгий путь. По мере совершенствования технологии, поко­ление за поколением, они превращались из лабора­торной диковинки в важный лабораторный инстру­мент, а в XX веке стали ключевым компонентом эле­ктрических цепей. Базовый принцип, на котором основана работа конденсатора, — накопление энер­гии: положительный заряд собирается на одной об­кладке, а отрицательный — на другой, расположен­ной рядом, но электрически отделенной от первой. Конденсаторы запасают электрическую энергию в ста­тической форме для последующего использования.

Три главных фактора определяют, сколько имен­но энергии может запасти конденсатор: площадь поверхности электродов, расстояние между ними и электрические свойства изолирующего слоя, раз­деляющего электроды. История конденсаторов на­писана многими учеными, которые открыли прин­ципы работы конденсаторов и повышали их энер­гоемкость за счет увеличения площади поверхности электродов, уменьшения расстояния между ними и улучшения свойств изолирующего слоя.

Физика электричества развивалась параллельно с улучшениями в конструкции оригинального на­копителя, вскоре названного лейденской банкой (по имени города, где он был изобретен). Самое ран­нее и важное техническое усовершенствование — за­мена жидкого электрода слоем фольги, нанесенной на банку. Другие важные усовершенствования включали замену стеклянной банки на стеклянную пластину, которая, в свою очередь, уступила место более тонким и пластичным материалам. Одновре­менно все более тонкими становились и электроды.

Все это привело к созданию конденсаторов со спи­ральной намоткой, изобретенных в 1926 году Робер­том Спрэгом (Robert Sprague). Для изготовления таких конденсаторов Спрэг просто смотал вместе пару лент из проводящей фольги (электродов), разделенных изолирующими лентами из бумаги (диэлектрика).

В начале 1980-х были разработаны пленочные кон­денсаторы для применения в бытовой электронике, автоэлектрике и электрических аппаратах. Такие приборы, названные многослойными конденсато­рами с полимерным диэлектриком, представ­ляют собой пакет из тысяч проводящих плас­тин, разделенных диэлектриком. Как цилинд­рические (намотанные) конденсаторы, так и многослойные полимерные конденсаторы — это образцы электростатических конденсато­ров, выполненных на основе исходной концеп­ции двух физически разнесенных электродов, разделенных специальным слоем диэлектрика В настоящее время электростатические кон­денсаторы широко используются практически в любом электронном устройстве — от быто­вой техники и игрушек до печатных плат в компьютерах или спутниковой аппаратуре. Обычно такие конденсаторы представляют со­бой крошечные керамические кирпичики, крепящиеся непосредственно к проводникам печатной платы. Способность накапливать не­большое количество электричества и быстро отдавать его делает их, наряду с транзистора­ми и резисторами, незаменимыми компонен­тами различных электронных схем.

Ахиллесова пята конденсаторов

Разумеется, способность лейденской банки отдавать всю запасенную энергию мгновенно заставила ученых искать технологию, которая позволила бы делать это непрерывно. Такую технологию — технологию батареи — изоб­рел в 1800 году итальянский физик Алессанд-ро Вольта.

Когда Вольта и многие другие ученые улучшили характеристики батареи, она быс­тро вытеснила лейденскую банку и ее «по­томков». Почти 200 лет батарея царила как предпочтительная технология хранения элект­роэнергии. Батарея не запасала отдельные за­ряды; вместо этого электрическая энергия накапливалась в ней в виде химических из­менений в электродах. Благодаря химичес­ким изменениям батарея может запасать зна­чительные количества электрической энер­гии и отдавать ее в виде длительного неизменного тока. Недостатком является то, что сколь медленно батарея набирает заряд, столь же медленно она и отдает его.

По пути усовершенствования

Электролитические конденсаторы были изобретены в 1930 году. Проявив оригиналь­ность мышления, ученые и инженеры пред­ложили новый способ изготовления конден­саторов, имеющий три основных отличия:

• увеличенная площадь поверхности: поверх­ность одного из электродов, сделанного из алюминия, протравливалась в кислоте, что делало ее шероховатой и пористой и тем самым увеличивало площадь, на которой мог накапливаться электрический заряд;
• резко уменьшенная толщина диэлектрика: поверхность электрода после травления окисляется и покрывается изолирующим слоем оксида алюминия, разделяющим положительные и отрицательные заряды;
• жидкий (в действительности пастообраз­ный) электрод из электролита: шероховатая оксидированная поверхность алюминиевого электрода погружается в электролит — рас­твор, молекулы которого легко диссоцииру­ют на ионы. Фактически электролит стано­вится продолжением второго электрода — корпуса, в который заключен конденсатор. Хотя электролитический конденсатор вы­глядит иначе, чем электростатический, он об­ладает всеми характеристиками электростати­ческого прибора: в нем имеется проводящий электрод, отделенный от второго проводяще­го электрода тонким слоем диэлектрика. Клю­чевым словом здесь является «тонкий». В эле­ктростатическом конденсаторе изолятором может служить тонкая пластина стекла или ке­рамики, слой вощеной бумаги или пластинка слюды. Однако по мере утоньшения материал вскоре достигает предела— толщины порядка 0,1 мм (10–
  3 м), определяемой его собственной хрупкостью  и  электрической  прочностью (способностью выдерживать напряжение).

По сравнению с этим в электролитических конденсаторах толщина изолирующего диэлектрика за счет выращивания тонкой плен­ки оксида алюминия (Al₂O₃) по всему микро­рельефу протравленного электрода резко сни­жена. В результате получается слой изоляции толщиной в несколько микрон, так что заряды противоположного знака разнесены на рассто­яние, не превышающее микрона (10–⁶ м). В эле­ктролитических конденсаторах протравленная и оксидированная металлическая фольга слу­жит и электродом, и изолирующим слоем.

Вторым электродом в конденсаторе является сам корпус и находящийся в контакте с ним органический электролит. Он пропитывает материал сепаратора (находящийся между стенкой корпуса и электродом из фольги) и смачивает свернутую в рулон протравлен­ную металлическую фольгу. Такой проводя­щий электролит состоит из пасты, получаемой при растворении и реакции борной кислоты в гликоле, плотной жидкости, применяемой в антифризах. Большое отношение площади поверхности (поверхности протравленной фольги) к малому расстоянию, разделяющему заряды (толщина слоя оксида алюминия), оп­ределяет способность электролитических кон­денсаторов запасать намного большее количе­ство электричества, чем электростатические конденсаторы того же размера.

Даешь ультра!

Ультраконденсаторы — это следующий виток инновационного развития электроли­тических конденсаторов. Расстояние, разде­ляющее заряды в ультраконденсаторах (в технике более известных как электролити­ческие конденсаторы с двойным слоем), бы­ло уменьшено буквально до размеров самого иона электролита. Теперь заряды разнесены не на миллиметры или микроны, а лишь на несколько нанометров. В трех наших при­мерах — электростатические конденсаторы, электролитические и ультраконденсаторы — на каждом этапе расстояние сокращалось на три порядка, от миллиметров (10–

3 м) к ми­кронам (10–⁶ м) и затем к нанометрам (10–⁹ м).

Сочетание сверхмалого расстояния и срав­нительно  большой площади поверхности в ультраконденсаторах приводит к тому, что отношение площадь поверхности/изолиру­ющий промежуток достигает в них потряса­ющих величин: порядка 10¹². Фактически именно такое соотношение делает эти кон­денсаторы «ультра». Способность хранить противоположные электрические заряды в статическом равновесии на молекулярных расстояниях — их ключевая особенность.

Вверх, вниз и повсюду

Для того чтобы с цифрами в руках оце­нить тенденции изменения характеристик конденсаторов, придется ввести некоторые термины: «емкость» и «фарад». Емкость ха­рактеризует уникальную способность кон­денсаторов накапливать электрическую энергию (которая отличается от электрохи­мической энергии, накапливаемой в аккуму­ляторной батарее). Фарад — единица изме­рения электрической емкости. Емкость со­временных ультраконденсаторов находится в диапазоне до 2700 фарад, тогда как все се­мейство обычных конденсаторов выпускает­ся на емкости в диапазонах до микрофарад (10–⁶ фарад), нанофарад (10^–9 фарад) и даже пикофарад (10–¹² фарад).

Недавно трудоемкий процесс изготовле­ния ультраконденсаторов был заменен авто­матизированным, что привело к существен­ному уменьшению их цены. Например, в се­редине 1980-х годов цена ультраконденсатора емкостью 470 Ф и на напряжение 2,3 В состав­ляла примерно $2 за один фарад. Сегодня тот же ультраконденсатор стоил бы в двадцать раз дешевле (лишь несколько десятков цен­тов за фарад), и эта цена по мере замены руч­ных операций автоматическим процессом продолжает быстро снижаться. По сообще­ниям информированных источников, когда цена на ультраконденсаторы упадет еще в 20 раз (до уровня ниже 0,5 цента за фарад), эти компоненты начнут использовать на мас­совом автомобильном рынке.

Сейчас ученые заняты интенсивными ис­следованиями ультраконденсаторов, пре­дельно повышая их емкость и понижая цену. В октябре 2003 года было объявлено о выпу­ске улучшенных ультраконденсаторов, на­званных конденсаторами на нанозатворах, или наноуглеродными конденсаторами. Плотность энергии в этих новых компонен­тах составляет 50-75 ватт/часов на кило­грамм, что более чем в 10 раз превышает ха­рактеристики существующих ультраконден­саторов. В них применяется два угольных электрода, изготовленных из нового запа­тентованного материала, уникальным свой­ством которого является высокая пористость и способность задерживать ионы.

Как превратить конденсатор в ультраконденсатор

Итак, передний край исследований уче­ных — это возможность использования угле­родных нанотрубок в качестве материала для электродов ультраконденсаторов. Важность углеродных нанотрубок связана с однородностью их наноскопических пор (их диаметр равен примерно 0,8 нм), что теоретически позволит им запасать намного больше элект­рического заряда, чем конденсаторам с нано-затворами, если только удастся собрать нано-трубки в макроскопические блоки.

Ультраконденсаторы похожи на батареи — в них тоже имеются два электрода, погружен­ные в проводящую ток жидкость, электро­лит. Приложение к выводам ультраконденса­торов разности потенциалов (напряжения) поляризует электролит, таким образом, при­мерно половина молекул электролита отдает электрон другой половине. В результате по­ложительно и отрицательно заряженные ио­ны мигрируют в приложенном электричес­ком поле к одному из электродов. Здесь, хотя они и образуют заряженный слой на поверх­ности, а электрод имеет противоположный знак, обмена электронами через поверхность электрода не происходит благодаря его элек­трохимическим свойствам. Пористый сепа­ратор предотвращает контакт между двумя электродами.

Несмотря на то что электроды выглядят как сплошной слой легкого углерода, в нано-масштабе он предстает как разветвленный лабиринт соединенных друг с другом пещер практически одинакового размера, стенки которых становятся заряженными, когда к электродам прикладывается напряжение.

Физическая модель электронов в зоне про­водимости металла объясняет, что происхо­дит в углероде при приложении напряжения. Вся внутренняя поверхность каждого элект­рода становится границей энергетической зо­ны. Например, сразу под поверхностью отри­цательно заряженного электрода находится зона проводимости, занятая множеством движущихся электронов, которым не достает энергии, чтобы оторваться от поверхности. В аналогичной зоне на положительном элек­троде «дырки», или электронные вакансии, перемещаются под поверхностью, но не мо­гут оторваться от нее наружу.

Когда положительно заряженные ионы электролита создают слой на поверхности от­рицательного электрода, они образуют пары с находящимися под поверхностью электро­нами. Так оба слоя разнесенных частиц обра­зуют конденсатор, хранящий статический за­ряд. Аналогично, на положительном элект­роде возникают пары с отрицательными ионами, образуя второй двойной электричес­кий слой, который тоже является конденсато­ром. Электрохимики и инженеры описывают данный принцип работы как конденсаторы с двойным электронным слоем.

Для каждого из двух электрохимических двойных слоев отрицательный и положитель­ный заряды разнесены на расстояние, равное половине диаметра иона электролита. Такое расстояние молекулярного масштаба в сочета­нии с гигантской площадью электрода из акти­вированного угля обеспечивает ультраконден­саторам огромную электрическую емкость.

Сегодня ведущим изготовителем ультра­конденсаторов является компания Maxwell Technologies, выпускающая углеродно-углерод­ные, или симметричные, ультраконденсаторы. Это означает, что конструкция обоих электро­дов идентична. Последнее достижение компа­нии — выпуск модели ультраконденсатора MC2600, обеспечивающей наилучший показа­тель запаса энергии на массу изделия, равный 4100 Вт/кг (рис. 1). Конденсатор рассчитан на напряжение 2,7 В и максимальный ток до не­скольких килоампер. Следует также отметить долгий срок службы данного конденсатора — до 1 млн циклов зарядки/разрядки (рис. 2).

Применение ультраконденсаторов

Ультраконденсаторы нашли применение в автоэлектрике и бытовой технике как ком­поненты, способные запасать энергию. В бы­товой технике интерес к ультраконденсаторам связан с возможностью замены ими аккуму­ляторов, используемых для нейтрализации кратковременных провалов напряжения в сети. Ультраконденсаторы применяются также в источниках бесперебойного питания, пред­назначенных для критичных случаев, — на­пример в больницах, банковских центрах, авиадиспетчерских, передатчиках сотовой связи. Для таких потребителей сборка ультра­конденсаторов может обеспечить непрерыв­ную отдачу мощности в течение короткого (несколько секунд), но критически важного промежутка времени между отключением се­ти и запуском местного дизель-генератора.

По-видимому, ультраконденсаторы как компоненты систем питания найдут самое широкое применение в гибридных автомобилях на топливных элементах. Как уже упоминалось, несколько таких машин сейчас изготавливается компанией Honda Motor Company, а также Toyota, General Motors и другими. В дальнейшем гибридные автомобили будут сданы в лизинг муниципальным властям городов США и других стран. Характеристики топливных элементов и ультраконденсаторов в весьма высокой степени дополняют друг друга, особенно для машин, движущихся с частыми остановками. Топливные элементы обеспечивают энергию, необходимую для равномерного движения, однако она недостаточна для старта и разгона. Ультраконденсаторы отлично обеспечивают именно такие кратковременные пики мощности, а также запасают энергию, выделяющуюся при рекуперативном торможении.

Скачать статью в формате pdf

Применение ультраконденсаторов SkelCap — supercapacitor.ru

Введение

Ультраконденсаторы SkelCap обеспечивают лучшую в отрасли производительность при удельной мощности до 112 кВт/кг и удельной энергии до 6,8 Втч/кг. Элементы SkelCap доступны в версии 2,85 В с номинальной емкостью от 500 до 3200 Ф и очень низким сопротивлением ESR. Этот документ содержит общие рекомендации по безопасности, обращению и компоновке системы для элементов и блоков SkelCap. Все ультраконденсаторы SkelCap производятся в ЕС.

Предостережения о безопасности

• Запрещается закорачивать клеммы элемента/блока, поскольку любое (даже остаточное) напряжение может привести к травме (в случае блока большой емкости даже к смертельно опасному поражению электрическим током)! Перед обращением с элементом/блоком убедитесь, что они разряжены.
• Не подвергайте механическому воздействию и не разбирайте ультраконденсаторы.
• Не работайте с ультраконденсаторами и не эксплуатируйте их на проводящих поверхностях и всегда защищайте окружающие электрические компоненты от случайного контакта.
• В случае утечки электролита избегайте контакта с глазами и кожей или проглатывания и держите ультраконденсаторы вдали от источников огня.
• Ультраконденсаторы могут разрушиться в случае избыточного электрического заряда или нагрева выше указанного верхнего предела температуры. Избегайте работы вне установленных пределов рабочего напряжения/температуры.
• Избегайте высоких температур, высокой влажности, прямого солнечного света, ударов и/или вибрации, а также прямого контакта с водой, коррозийными и/или токсичными веществами или другими химическими веществами во время длительного хранения.

1. Общие правила техники безопасности и обращения

1.1. Остаточное напряжение и обращение с ультраконденсаторами

На последнем этапе производства, после испытаний контроля качества (при подготовке конденсаторов), ультраконденсаторы разряжаются до 0 В. Тем не менее, из-за эффектов перераспределения заряда ультраконденсаторы восстановят уровень напряжения приблизительно 250 мВ.

Для безопасной сборки, хранения и тестирования ультраконденсаторов не используйте электропроводящие поверхности. На проводящей поверхности ультраконденсаторы могут быть закорочены. При размещении полностью заряженного блока ультраконденсаторов на электропроводящей поверхности, искрение и короткое замыкание могут стать причиной пожара.

1.2. Перегрузка по напряжению

Номинальное напряжение ультраконденсатора является верхним пределом напряжения, при котором скорость ухудшения характеристик системы находится в допустимых пределах для долгосрочного применения со стабильностью раствора электролита в качестве основного ограничивающего фактора. Номинальное напряжение SkelCaps составляет 2,85 В. Если конденсатор заряжается при уровне напряжения выше номинального, скорость ухудшения рабочих характеристик увеличивается. В большинстве случаев это не является угрозой безопасности, так как элементы достаточно хорошо переносят короткие периоды перегрузки. Не должно возникать каких-либо заметных отрицательных эффектов, если элемент случайно заряжается при повышенном напряжении, например, до 0,15 В сверх номинального напряжения в течение 12 часов при комнатной температуре. В худшем случае постоянная зарядка конденсатора без контроля напряжения может привести к сильному перенапряжению. Перегрузка по напряжению приводит к образованию газообразных продуктов распада внутри герметичного корпуса ультраконденсатора, особенно при температуре, близкой или превышающей верхний предел рабочей температуры (+ 65 °C для SkelCaps). Это, в свою очередь, вызывает повышение давления и, в конечном итоге, разрыв предохранительного клапана при заданном значении давления в стенке корпуса ультраконденсатора. Открытие предохранительного клапана при заданном значении давления может занять от нескольких минут до недель, в зависимости от тока, используемого для зарядки элемента, и итогового уровня перенапряжения.

1.3. Избыточная температура

Установленный диапазон рабочих температур для SkelCaps составляет от -40 °C до +65 °C. В этом диапазоне процессы накопления энергии являются достаточно эффективными и допускают продолжительную эксплуатацию. Угроза безопасности при перегреве (то есть выше + 65 °C) связана с уровнями давления внутри корпуса конденсатора. Номинальная максимальная рабочая температура частично ограничена температурой близкой к точке кипения электролита, но, что более важно, электрохимической нестабильностью электролита при приложении напряжения при температуре, превышающей верхний предел температуры конденсатора. Превышение указанного верхнего предела рабочей температуры приведет к увеличению внутреннего давления конденсатора, особенно при (или близком к) номинальном напряжении состояния заряда. При температуре ниже −40 °C электролит в конденсаторе замерзает, и устройство теряет свою функциональность. При возврате к установленному диапазону рабочих температур функциональность конденсатора восстанавливается, хотя с заметной потерей производительности.

Важно отметить, что ультраконденсаторы, из-за их внутреннего сопротивления, нагреваются во время работы, то есть при непрерывном циклическом режиме или циклическом режиме с короткими периодами бездействия. Разница температур между конденсатором и рабочей средой зависит от приложенного тока, а также от тепловых свойств конденсатора и должна учитываться при проектировании системы.

1.4. Предохранительный клапан для предустановленного значения давления

Заводской предохранительный клапан для предустановленного значения давления находится в нижней части алюминиевой стенки корпуса SkelCap (Рис. 1). Он предназначен для обеспечения вскрытия корпуса конденсатора при заданном значении давления в случае неправильного использования конденсатора в течение длительного периода времени, достаточного для образования чрезмерного внутреннего давления. Предохранительный клапан разработан для срабатывания при превышении значения внутреннего давления конденсатора 12 ± 2 бар. При проектировании системы место расположения предохранительного клапана следует размещать в стороне от любых чувствительных компонентов, таких как печатные платы, и от точек прямого доступа персонала, так как во время разрыва предохранительного клапана могут высвобождаться пары электролита. Следует отметить, что внутри конденсатора имеется ограниченное количество свободного объема основного электролита (т. е. электролита, не адсорбированного в угольном электроде или разделительном изолирующем элементе).

Рис. 1. Корпус элемента SkelCap с заводским предохранительным клапаном.

1.5. Короткое замыкание

Следует избегать короткого замыкания заряженного ультраконденсатора, поскольку он может генерировать ток в диапазоне нескольких килоампер. Если короткое замыкание происходит в последовательно соединенном модуле, очень большой ток, который течет через цепь короткого замыкания, может вызвать сильный нагрев компонентов модуля с самым высоким сопротивлением.

Короткое замыкание может повредить провода и сварные швы, при этом провода и/или изоляция проводов могут расплавиться или загореться. Кроме того, сварные швы могут достаточно нагреться, чтобы расплавить алюминиевый корпус конденсатора, что приведет к вскрытию элемента и возможному испарению и возгоранию электролита. Поэтому, особенно в случае модулей, причина короткого замыкания должна быть устранена как можно скорее, но только если это безопасно. Проблемные конденсаторы следует немедленно отключить от системы, которую они питают.

Случайное, временное короткое замыкание (например, технический специалист случайно соединяет положительные и отрицательные клеммы с помощью отвертки) может вызвать искрение, и иногда от конденсатора/модуля может отделиться маленький кусочек расплавленного алюминия. Перед проведением какого-либо технического обслуживания, модуль/элементы должны быть разряжены и замкнуты накоротко.

1.6. Подключение заряженных или незаряженных ультраконденсаторов к контуру постоянного тока

Никогда не подключайте ультраконденсаторы или ультраконденсаторные блоки непосредственно к шине постоянного тока или другому оборудованию, если разность напряжений между двумя системами превышает 10%. Если разность напряжений превышает 10%, существует высокий риск возгорания кабелей, предохранителей, контакторов, переключателей или других силовых электронных устройств. Используйте надлежащие зарядные и другие устройства, чтобы ограничить значения пускового тока для защиты ваших устройств.

1.7. Инструкции по разрядке

Ультраконденсаторы могут быть разряжены до 0 В без ущерба для их срока службы. Ультраконденсаторы и модули можно безопасно разряжать двумя способами:

 a) Элементы/модули могут быть подключены к цепи с переменным резистором, который способен выдерживать нагрузку от элемента/модуля (пассивная нагрузка). При использовании этого метода нельзя изменять полярность элементов, так как нет активной подачи тока. С другой стороны, этот метод довольно медленный для диапазона низкого напряжения.

 b) Элементы/модули могут быть разряжены с помощью активного гальваностатического разрядника. Следует иметь в виду, что гальваностаты могут полностью разряжать элементы и затем переходить к отрицательным напряжениям, т.е. создавать обратную полярность. Это является проблемой для несбалансированных или плохо сбалансированных модулей или систем, где один конденсатор может разряжаться намного быстрее, чем другие, при этом на нем создается отрицательное напряжение.

Настоятельно рекомендуется использовать разряжающие резисторы, параметры которых соответствуют времени разрядки продолжительностью не менее трех минут (в случае отдельных элементов или модулей). Во избежание выгорания мощность, напряжение и тепловая емкость резистора должны быть рассчитаны правильно. Если необходимо, чтобы время разряда составляло менее трех минут, следует учитывать повышение температуры, чтобы избежать превышения установленных температурных пределов.

1.8. Обратная полярность

В отличие от батарей положительный и отрицательный электроды ультраконденсатора изготовлены из одного материала. Кроме того, клеммы и корпус ультраконденсатора, как правило, состоят из аналогичных материалов. Таким образом, элемент не имеет истинной полярности до первой зарядки при стандартном контроле качества.

Электрические параметры всех элементов тестируются при отправке с завода-изготовителя. Во время испытания определяется полярность элемента и маркируется на элементе знаком «+» и «-». После того, как положительная и отрицательная полярности определены для каждого электрода, для получения наилучших характеристик следует соблюдать первоначальное направление заряда, то есть первоначальную полярность.
При изменении полярности элемента не произойдет катастрофического отказа. Однако изменение полярности оказывает немедленное и необратимое негативное влияние на емкость и сопротивление элемента (следовательно, и на срок службы). Степень отрицательного воздействия зависит от величины напряжения обратной полярности, приложенного к элементу. Skeleton Technologies настоятельно рекомендует пользователям избегать изменения полярности.

1.9. Воспламеняемость

В случае вскрытия элемента из-за повышения внутреннего давления или механического повреждения возможна утечка электролита. Для воспламенения электролита, который является летучей и легковоспламеняющейся жидкостью, достаточно одной искры (или другого источника огня). В случае пожара внутреннее давление в конденсаторе увеличивается до срабатывания предохранительного клапана. Большая часть электролита в элементе адсорбируется в активированном угле и разделительном изолирующем элементе и поэтому является достаточно неактивной с точки зрения воспламеняемости, даже если элемент открыт. Объем свободного электролита находится в пределах нескольких миллилитров в самых больших ячейках, таким образом, вероятность крупномасштабного возгорания очень мала. Если электролит открытого конденсатора загорается, он сгорает в течение нескольких секунд. В соответствии со стандартом IEC60695-11-5, электролит ультраконденсатора SkelCap сгорает менее чем за 30 секунд, обычно менее чем за пять секунд.

1.10. Химическая совместимость уплотнительного материала

Электроизоляционная прокладка между корпусом и крышкой ультраконденсатора выполнена из каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера (EPDM), для которого можно проверить химическую совместимость с различными веществами.

1.11. Рекомендации по утилизации

Для утилизации ультраконденсаторов ознакомьтесь с местными законами и рекомендациями. Ультраконденсаторы SkelCap состоят из алюминия, резины, углерода, бумаги и электролита, содержащего ацетонитрил. Тяжелые металлы не используются.

2. Рекомендации по компоновке системы

2.1. Последовательное и параллельное подключение ультраконденсаторов

Чтобы определить количество и тип ультраконденсаторов необходимых для конкретного применения, а также требования к подключению конденсаторов и цепи управления, необходимо учитывать несколько параметров — верхний и нижний пределы рабочего напряжения, пиковую и среднюю мощность (или пиковые и средние значения тока), требуемое время работы при определенном токе, температуру окружающей среды и рабочего элемента, а также ожидаемый срок службы для определенных условий эксплуатации.

2.1.1. Последовательное подключение 

Ультраконденсаторы соединяются последовательно для получения определенного рабочего напряжения модуля или системы. Количество элементов, #cells, необходимых для получения требуемого напряжения системы, Vs, определяется из номинального напряжения ультраконденсатора, VR, в соответствии с соотношением:

где итоговое количество элементов #cells округляется в большую сторону, чтобы избежать перенапряжения последовательно соединенных элементов.

Если для приложения известны средний ток, I_AV, требуемый рабочий цикл (время разряда), dt, верхний и нижний пределы рабочего напряжения, V_max и V_min, требуемую емкость системы можно рассчитать по формуле

Общая емкость системы также может быть рассчитана из емкостей отдельных элементов следующим образом:

где n = #cells (количество элементов). Если C₁ = C₂ = …= C_n, тип используемого ультраконденсатора, т.е. необходимая емкость одного ультраконденсатора CUC определяется как 

Если конденсаторы соединены последовательно, то остаточное напряжение 250 мВ на отдельных поставляемых элементах является кумулятивным, что означает, что для 10 последовательно соединенных конденсаторов в модуле или системе достигается общее напряжение 2,5 В. Чтобы этого избежать, отдельные элементы необходимо предварительно закоротить на один час (например, соединением двух клемм с помощью провода) или при обращении с модулем необходимо учитывать кумулятивное остаточное напряжение (избегайте короткого замыкания модуля).

2.1.2. Параллельное соединение

Если необходимая расчетная емкость для одного ультраконденсатора (для получения требуемого времени рабочего цикла) в последовательно соединенном модуле или системе превышает емкость, доступную в линейке продуктов, конденсаторы могут быть подключены параллельно для увеличения номинальной емкости и тока системы. Ультраконденсаторы, соединенные параллельно, имеют равное напряжение 2,85 В на элемент, а общая емкость системы представляет собой сумму емкостей отдельных элементов: Cs = C9 + C2+ … + Cn. Это также применимо к параллельно соединенным блокам.

Для элементов, соединенных параллельно, отсутствуют особые угрозы с точки зрения безопасности.

Независимо от типа подключения (последовательное или параллельное), общая энергия модуля или системы увеличивается с увеличением количества конденсаторов. Общая энергия рассчитывается как количество элементов, умноженное на энергию отдельного элемента.

2.2. Соединение ультраконденсаторов с токопроводящей шиной с помощью лазерной сварки

Ультраконденсаторы Skeleton Technologies следует приваривать к токопроводящим шинам только методом лазерной сварки.

2.3. Способ изоляции ультраконденсаторов в модуле

Поскольку остаточное напряжение при отгрузке ультраконденсатора составляет ~ 250 мВ, рекомендуется разряжать элементы до нуля вольт перед сборкой системы или модуля. Короткое замыкание заряженного элемента или блока ультраконденсаторов может привести к серьезным ожогам и/или травмам.

Для ультраконденсаторов в модулях с металлическими корпусами необходима изоляция конденсаторов от корпуса модуля непроводящими материалами. Термолисты, в частности, являются хорошим вариантом, поскольку они изолируют ультраконденсаторы и при этом хорошо проводят тепло. Термолисты таких производителей, как t-Global, легко найти и купить в интернет-магазинах, таких как Farnell или Digi-key.

Ультраконденсаторные блоки должны перевозиться в незаряженном состоянии и должны быть защищены от короткого замыкания или, в качестве альтернативы, должны иметь перемычку, соединяющую клеммы. Транспортировка ультраконденсаторов регулируется Правилами ООН 3499 в соответствии со специальным положением ИАТА A186.

2.4. Способ охлаждения модуля 

Во время использования системы или модуля из-за внутреннего сопротивления выделяется тепло. Количество выделяемого тепла зависит от тока и сопротивления. Большая часть тепла рассеивается через клеммы элементов. В модуле это тепло может передаваться через термолисты от токопроводящей шины к внешнему корпусу. Важно следить за температурой каждого элемента, так как температура корпуса элемента не должна превышать + 65 °C. Если верхний предел диапазона рабочей температуры превышен, срок службы элемента значительно уменьшится. Тип применяемой системы охлаждения зависит от необходимого тока и общего электрического сопротивления модуля ультраконденсаторов. Для слаботочного применения может быть достаточно нормального конвекционного охлаждения; для сильного тока можно использовать принудительное конвекционное охлаждение или жидкостное охлаждение.
На рисунке 2 показано упрощенное поперечное сечение модуля. Отдельные элементы соединены шинами. Термолисты расположены сверху шин для электрической изоляции шин от внешнего корпуса. Термолисты также используются для передачи генерируемого конденсаторами тепла на внешний корпус, где тепло рассеивается.

Рис. 2. Иллюстративное изображение модуля, содержащего четыре последовательно соединенных элемента SCA3200.

Среднее значение тока IΔT (A), соответствующее заданному повышению температуры, можно рассчитать следующим образом:

где ΔT  повышение температуры модуля (K), R суммарное электрическое сопротивление модуля (мОм) и R_th суммарное тепловое сопротивление модуля (K/Вт).

2.5. Предельное количество циклов и срок службы

Параметры окончания срока службы (EoL) для SkelCaps определяются как уменьшение емкости на 20% и/или увеличение сопротивления на 100% по сравнению с соответствующими номинальными значениями. Предельное количество циклов ультраконденсатора отображает число циклов в диапазоне номинального и 1/2 номинального напряжения при температуре 25 °C до окончания срока службы (определяется как минимум 1 000 000 циклов). Срок службы отображает часы работы при номинальном напряжении и при верхнем пределе рабочей температуры до окончания срока службы (определяется как минимум 1 500 часов).

Температура окружающей среды и повышение температуры из-за внутреннего сопротивления ультраконденсатора во время работы определяют требования к конструкции системы охлаждения для достижения требуемой долговременной стабильности модуля или системы. Чем ближе средние условия эксплуатации к номинальному значению напряжения и верхнему пределу температуры, тем быстрее происходит ухудшение параметров системы.
Срок службы ультраконденсаторов или модулей составляет не менее 1 500 часов в условиях эксплуатации при номинальном напряжении и температуре +65 °C. При 25 °C срок использования ультраконденсатора составляет 10 лет. 

2.6. Мониторинг работоспособности модуля

На расчетный срок службы модулей ультраконденсаторов влияют в основном два параметра: температура и напряжение. Эти параметры необходимо измерять и контролировать в течение всего срока службы системы. Если в модулях используется ограниченное количество датчиков температуры, они должны быть размещены в самых горячих точках. Температура самого горячего и самого холодного ультраконденсатора может отличаться на несколько градусов в модулях большого размера. Поскольку это может привести к неравномерному ухудшению характеристик элементов, необходимо спроектировать модуль, в котором данное колебание будет минимальным. Чтобы определить самые горячие точки в модуле, рекомендуется применить моделирование электромеханической конструкции модуля.

Система управления модулем должна иметь возможность отключать зарядку и даже разряжать модуль в случае обнаружения перегрева или перенапряжения. Система мониторинга должна достаточно часто выводить данные, чтобы предотвратить перенапряжение на любом из элементов, поскольку это может привести к необратимому повреждению. Для мониторинга температуры не требуется частое отображение параметров, так как из-за теплоемкости системы температура не изменяется слишком быстро.

2.7. Методы балансировки модуля

Существует несколько способов сбалансировать модуль ультраконденсатора. Напряжения ультраконденсаторов выходят из равновесия из-за небольших изменений параметров емкости и тока утечки. Небольшая несбалансированность системы являлась бы приемлемой, если бы не влияла на расчетный срок службы. Разница в 0,15-0,2 В между значениями напряжения отдельных ультраконденсаторов может сократить срок службы модуля примерно в два раза.

2.7.1. Пассивная балансировка

Самый простой метод балансировки — пассивная балансировка. В данном методе используется резистор, соединенный параллельно с каждым из элементов, чтобы уменьшить изменение тока утечки. В установившемся режиме изменение тока утечки вызывает дисбаланс напряжения между элементами, что в конечном итоге влияет на ожидаемый срок службы модуля. Следовательно, несогласованность параметров должна быть минимизирована. Пассивная балансировка не уравновешивает изменение напряжения, вызванное различиями в емкости, возникающими во время зарядки или разрядки. Таким образом, пассивная балансировка обычно используется совместно с активной защитой от перенапряжения, которая потребляет энергию от ультраконденсаторов, которые достигли установленного уровня напряжения (обычно номинального значения напряжения). Следует отметить, что самые простые методы не позволяют контролировать процесс балансировки и, следовательно, не оптимизируют срок службы модуля.

2.7.2. Активная балансировка

Система балансировки, используемая Skeleton Technologies, представляет собой активную контролируемую балансировку, которая позволяет полностью контролировать состояние модуля. Это достигается путем измерения напряжения каждого элемента и последующего способа управления потоком энергии, который позволяет наиболее быстро сбалансировать систему. Это также позволяет по мере необходимости изменять точность балансировки и заданное значение. Метод активной балансировки предоставляет пользователю наилучший возможный контроль над системой и помогает продлить срок службы модулей.

2.7.3. Дополнительный метод балансировки

Дополнительное решение для балансировки модуля — использование активного контролируемого метода, но вместо отвода, избыточная энергия передается от наиболее заряженного к наименее заряженному ультраконденсатору. Это позволяет свести рассеяние тепла к минимуму и, таким образом, обеспечить более быструю балансировку модуля. Однако этот метод используется довольно редко из-за высокой стоимости и сложности системы.

2.8. Рекомендации по подключению модулей

В модуле ультраконденсаторов, площадь поперечного сечения токопроводящей шины должна выбираться в соответствии с практическим применением. Ультраконденсаторы Skeleton Technologies предназначены для использования с шинами толщиной 3 мм, которые привариваются к выводам конденсаторов методом лазерной сварки. При выборе соединительных шин следует учитывать, что каждая шина добавляет дополнительное сопротивление при последовательном или параллельном соединении. Дополнительное сопротивление обычно невелико, но это необходимо учитывать при расчете общих параметров системы.

При подключении модулей ультраконденсатора для определенного применения, необходимо выбирать достаточную площадь поперечного сечения проводов или шин, способных выдерживать ток практического применения и соответствовать допустимому падению напряжения.

Применение ультраконденсатора в приборостроении Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ШЕСТОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УКЛАД: МЕХАНИЗМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

13-14 ноября 2015 г.

УДК 537.246

ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАКОНДЕНСАТОРА В ПРИБОРОСТРОЕНИИ

И. А. Кузьмин, Р. А. Мирзин, А. Ф. Зарипов

Суперконденсатор (или ультраконденсатор) — это энергонакопительный конденсатор, заряд в котором накапливается на границе раздела двух сред — электрода и электролита. Энергия в ультраконденсаторе содержится в виде статического заряда. Накопление совершается, если к его обкладкам будет приложена разность потенциалов (постоянное напряжение).Если в качестве обкладок привычных нам электролитических конденсаторов используется фольга, разделенная сухим сепаратором или оксидной пленкой, а в качестве электролита выступает концентрированный раствор щелочей или кислот, тосуперконденсатор — это комбинация конденсатора с электрохимической батареей. В нем применяются специальные обкладки и электролит. В качестве обкладок используются материалы одного из трех типов: обкладки большой площади наоснове активированного угля, оксиды металлов и проводящие полимеры (рис.1). Использование высокопористых угольных материалов позволяет достичь плотности емкости порядка 10 Ф/см и больше. Конденсаторы на базе активированного угля наиболее экономичны в изготовлении. [1]

Сепаратор

Активированный уголь

СI к С2

*-1|-\А/-1|-*

Рис.1 Состав суперконденсатора.

Суперконденсаторы на основе водного электролита обладают небольшим внутренним сопротивлением, что позволяет заряжать их в считанные секунды, однако максимальное напряжение на обкладках такого конденсатора не превышает 1 вольта. [2]

Ультраконденсаторы с органическим электролитом обладают большим внутренним сопротивлением и максимально допустимым напряжением 2-10 вольт(В).

Для питания электронных схем нужны более высокие напряжения, чем обеспечивают ультраконденсаторы. Для получения нужного напряжения их включают последовательно. 34 ультраконденсатораобеспечивают напряжение достаточной величины. Величина энергетической емкости конденсаторов измеряется в пикофарадах, нанофарадах и микрофарадах, в то время как емкость ультраконденсаторов (суперконденсаторов) на самом деле огромна и измеряется в фарадах (Ф). В ультраконденсаторах достижима энергетическая плотность от 1 до 10 Вт/кг. Она больше, чем у типичных конденсаторов, но меньше, чем у аккумуляторов. Относительно низкое внутреннее сопротивлениеультраконденсаторов обеспечивает хорошую проводимость.

К достоинствам суперконденсаторовотносят:

1. большой срок службы;

2. малое внутреннее сопротивление — обеспечивает сглаживание импульсов (бросков) тока нагрузки, если ультраконденсатор включен параллельноаккумуляторной батарее;

Применение ультраконденсатора в приборостроении

3. быстрый заряд — в течение нескольких секунд из-за низкого внутреннего сопротивления;

4. работаультраконденсатора при любом напряжении, не превосходящем номинального;

5. неограниченное число циклов заряд/разряд;

6. отсутствие необходимости контроля за режимом зарядки;

7. использование простых методов заряда;

8. широкий диапазон рабочих температур: -25…+70 °С;. Недостатки ультраконденсаторов:

1. не обеспечивают достаточного накопления энергии;

2. маленькая энергетическая плотность;

3. низкое напряжение на некоторых типах ультраконденсаторов;

4. для получения требуемого напряжения необходимо последовательное подключение не менее трех ультраконденсаторов;

5. высокий саморазряд.

6. относительно высокая стоимость [6]

Очень частоультраконденсаторы можно встретить в цифровой аппаратуре. Там они выполняют роль автономного или резервного источника питания для микроконтроллеров (IC’s), микросхем памяти (RAM’s), КМОП-микросхем (CMOS’s) или электронных часов (RTC). Благодаря этому даже при отключенном основном питании электронный прибор сохраняет заданные настройки и ход часов. К примеру, проблесковый огонь послеодного 90-секундного заряда сможет работать до 90 минут с максимальным световым выходом.

На приведенном ниже рисунке изображена схема включения ультраконденсатора в цепь с нагрузкой (рис.2). Диод служит для предотвращения саморазряда конденсатора, если отключить основное питание (обратные токи), резистор для ограничения тока зарядки конденсатора. Однако такой конденсатор будет линейно разряжаться с падением напряжения до порогового напряжения потребителя, что в свою очередь делает бесполезным часть заряда конденсатора. Например, если на нагрузке минимальное напряжение 2,5 вольта, а конденсатор на 5 вольт, то половина зарядаультраконденсатора себя не реализует. Однако этот недостаток не играет роли, если использовать ультраконденсатор в качестве фильтра в блоках питания, чтобы получить стабильный постоянный ток, без помех и наводок.

Одним из основных перспективных применений суперконденсаторов- есть посредник (буфер) междуаккумулятором (элементом питания) и потребителем. Применение суперконденсатора в паре с аккумуляторами немного повышает кпд, и многократно повышает срок службы аккумуляторов [4]. Так как последние при выдаче больших токов или при частых циклах заряда/разряда неизбежно портятся из-за эффектов памяти и перегрева. сЫрё1р.гиМёео/1ё00027906723.10.15

2. Аvеr.ru-вся техника [Электронный ресурс]. Ультраконденсатор, суперконденсатор или ультраконденсатор. URL:

http://аvеr.ru/intеrеsnо/iоnistоr-supеrkоndеnsаtоr-ili-ultrаkоndеnsаtоr/23.10.15

3. Pоwеrinfо.ru [электронный ресурс]. Ультраконденсатор. URL: http://www.pоwеrinfо.ru/supеrcаpаcitоr.php23.10.15

4. Еfо-pоwеr [электронный ресурс]. Применение ультраконденсаторов в светодиодной светотехнике. URL: http://www.еfоpоwеr.ru/pub/pоwеr/Cаpаcitоrs/Mаxwеll/UC_LЕD_rus.pdf23.10.15

5. Sciеntificrеpоrts-научный журнал [электронный ресурс]. Поверхность инженерии пористого кремния для стабильных, высокопроизводительных электрохимических суперконденсаторов. URL: http://www.nаturе.cоm/srеp/2013/131022/srеp03 020/full/srep03 020.html23.10.15

Ионисторы, суперконденсаторы, ультраконденсаторы » что это такое.

 

 

 

Тема: что такое суперконденсаторы, ионисторы и ультраконденсаторы.

 

Ионисторы (суперконденсаторы, ультраконденсаторы) — это электрические устройства в которых накапливается заряд между двумя обкладками на границе раздела двух сред — электролитом и электродами. Вся энергия в данных устройствах имеется в виде статического электрозаряда. Накопление электроэнергии происходит за счёт приложения постоянного напряжения на его внешние выводы. Проще говоря — это простые конденсаторы, которые в отличие от обычных, имеют очень большую емкость (исчисляемую в фарадах).

 

Как Мы с Вами знаем, обычные конденсаторы имеют внутри обкладки из фольги, что разделены диэлектриком. Ионисторы (суперконденсаторы, ультраконденсаторы), это уже своеобразное объединение работы емкости с электрохимической батареей. В ионисторе используется специальный электролит и обкладки. В основном увеличение общей ёмкости ионистора происходит за счёт использования материалов имеющих очень большую собственную поверхностную площадь.

 

У ионистора обкладки бывают следующих типов: на основе активированного угля, проводящих полимеров и оксидов металлов. Применение сверхпористых угольных материалов даёт возможность получить общую плотность емкости в пределах 10 Фарад/см3 и даже больше. Ионисторы (суперконденсаторы, ультраконденсаторы) на основе актив. угля получаются более экономичными при своём изготовлении. Их также называют ещё DLC-конденсаторами либо двухслойными, так как электрический заряд накапливается в двойном слое, что образуется на поверхности самой обкладки ионистора.

 

 

 

 

Что касается электролита ионисторов, он может быть водным или органическим. Ионисторы (суперконденсаторы, ультраконденсаторы), что содержат водный электролит, обладают довольно малым внутренним сопротивлением, но, есть также и значительный минус водного электролита, напряжение заряда для них ограничено до 1 Вольта. Ионисторы на органическом электролите обладает наиболее большим сопротивлением, зато они способены к работе с напряжением заряда 2-3 В.

 

Поскольку для питания электронных схем используется обычно более высокие напряжения, чем у ионистора, то для получения нужного значения их соединяют последовательно. Как Мы знаем, что величина обычных емкостей конденсаторов измеряется в приделах от пикофарад до микрофарад. Емкость ионисторов (суперконденсаторы, ультраконденсаторы) измеряется уже в фарадах (в одном фараде миллион микрофарад). В ионисторах возможно достичь плотности мощности на массу рабочего вещества от 1 до 10 Вт/кг. Это больше, чем у обычных конденсаторов, и меньше, чем у аккумуляторов.

 

К основным недостаткам ионистора (суперконденсаторы, ультраконденсаторы) можно отнести его постоянное линейное снижение напряжения в течение всего времени его работы до полного разряда (за один цикл заряда и разряда). Из-за этого ионисторы не способны удерживать полный заряд. Общая степень его заряда исчисляется в процентах и будет зависеть, в первую очередь, от того, какое напряжение к нему изначально будет приложено.

 

Если ионистор заряжен до напряжения 8 вольт, а схема нормально может работать с минимальным напряжением 4 вольта, то получается, что используемый заряд составляет всего 50%. Оставшаяся электроэнергия в ионисторе оказывается совершенно бесполезной. Для увеличения степени использования накопленной энергии в ионисторе применяют различные виды преобразователей, но и этот путь неидеален, поскольку ведёт к удорожанию всей системы на 10-15%. Плюс, значительно снижается КПД.

 

 

Применение ионисторам нашлось в электропитании микросхем памяти, использование в цепях фильтрации. Они также хорошо работают в паре с батареями с целью защиты их от внезапных перепадов электрического тока нагрузки: при малых токах электрической нагрузки батарея работает на подзарядку ионистора, а как только произойдёт скачёк тока, ионистор выдаст накопленную электроэнергию, в итоге значительно снижается общая нагрузка на батарею.

 

Перечень преимуществ ионисторов:

• малое внутреннее сопротивление
• большой срок службы
• нет ограничений по количеству циклов заряд/разряд
• относительно малая стоимость
• довольно широкий диапазон рабочих температур: от -25 до +70 °С
• быстрый процесс заряда и разряда
• работа при любом напряжении, что не превышает номинального
• использование простых способов заряда
• отсутствие контроля за режимом заряда

 

Перечень недостатков ионисторов:

• довольно малая энергетическая плотность
• не может обеспечить достаточного накопления электроэнергии
• весьма низкое напряжение на одной единицы элемента
• высокая степень саморазряда

 

P. S. Данная разновидность электрических устройств находится между классом источников электропитания и элементов электрических схем, так как с одной стороны он ближайший родственник обычным конденсаторам, а с другой, обладает свойствами электроисточника.

Ультраконденсатор NASA стал… измерителем влажности

C технологиями многое может пойти (и идет) не так, как хотелось бы. Доктор Терри Ролин, аналитик сбоев электронных систем в Центре космических полетов Маршалла, знает об этом не понаслышке.

Его работа заключается в том, чтобы находить решения проблем, а если он не может их найти, то он начинает изобретать. Когда Ролину и его команде было поручено выяснить, что вызвало отказ крупной батарейной системы в 2011 году, это заставило их задуматься над фундаментальным вопросом — можем ли мы разработать более качественный источник питания?

Опираясь на опыт команды в области материаловедения, Ролин и его команда приступили к работе. Они начали решать проблему с чистого листа, рассматривая идеальные характеристики источника питания и пытаясь найти материалы, которые бы отвечали этим критериям лучше, чем традиционные.

«Мы начали работать с твердыми материалами, чтобы уйти от жидкостей и гелей и избежать токсичных материалов», — объясняет Ролин. И, следуя некоторым ультрасовременным разработкам с использованием наноматериалов, он говорит, что «нам удалось изобрести новое устройство, которое мы называем ультраконденсатором».

Этот новый ультраконденсатор NASA состоит из твердого материала, предназначенного для накопления энергии, причем он более безопасен, чем батареи, изготовленные из токсичных жидкостей и гелей. Во время тестирования он показал поразительную чувствительность к влажности.

Новое изобретение команды Ролина является представителем нового класса источников питания, представляя собой нечто вроде гибрида между суперконденсаторами и батареями. В частности, он сочетает в себе высокую емкость (способность хранить заряд) с «разрядными характеристиками, свойственными батареям», т. е. обеспечивает постоянную мощность с течением времени. Будучи изготовленным из полупроводникового материала, он также более устойчив к неблагоприятным условиям, таким как перепады температур в помещении, и более безопасен в производстве и эксплуатации, чем традиционные батарейные системы.

Случайное создание полупроводникового датчика влажности удивило инженеров NASA, работавших над новой энергетической технологией. Попытки найти замену батареям, изготовленным из токсичных материалов, привели к появлению нового датчика влажности, который способен выдавать показания об уровне влажности внутри холодильника или космического корабля.

Ролин и его команда надеются, что этот революционный материал имеет большое будущее в космических и коммерческих энергетических системах. В то же время, причуда в свойствах их инновационного материала открыла неожиданное применение.

На ранних этапах тестирования Ролин заметил интересную особенность, которую не смог объяснить: «Хорошая система хранения энергии должна иметь большую емкость», — говорит он. «Когда я держал в руке ультраконденсатор и тестировал его, емкость была очень высокой. Но когда я положил его на стол и снова протестировал, она резко снизилась».

Изначально инженеры считали, что на емкость влияет тепло тела Ролина, поэтому они провели испытания в термической камере. Емкость не менялась.

«Вскоре мы поняли, что именно влага, содержащаяся в выдыхаемом воздухе, вызывала эти большие изменения», — объясняет Ролин. «Мы проверили его в камере влажности, и, конечно же, мы увидели огромный отклик емкости на изменение уровня влажности».

Новый ультраконденсатор Ролина оказался полупроводниковым влагочувствительным элементом.

Смена технологий

Датчики влажности измеряют количество влаги в воздухе путем обнаружения изменений, которые влияют на электрические токи или температуру. Ультраконденсатор NASA чрезвычайно чувствителен к изменениям условий, обнаруживая малейшие сдвиги. Кроме того, он быстро восстанавливался, так как легко сбрасывал собравшуюся поверхностную влагу.

Чтобы измерить скорость реакции, команда проверила его производительность в сравнении с коммерческими датчиками влажности и обнаружила, что он работает быстрее. По словам Ролина, после проведения всех испытаний на влажность, которые они могли провести на предприятии, им нужен был партнер в отрасли для проведения более обширных проверок.

Он обратился за помощью в Управление по передаче технологий в Маршалле. Офис дал объявление об этой технологии, а компания Roscid Technologies Inc., расположенная в Вобурне, штат Массачусетс, связалась с NASA. Компания поставляет NASA высококачественное аналитическое оборудование для проверки измерений газов высокой чистоты. Roscid предложили испытать новую технологию, потому что персонал был заинтригован. Совместная работа над датчиком влажности дала возможность исследовать новую технологию, которая при первом ее рассмотрении выглядела многообещающе.

«Мы попросили Терри прислать несколько образцов», — объясняет Кен Мюррей, вице-президент по развитию нового бизнеса. «Изначально мы подошли к нему с идеей посмотреть, насколько прочен материал и насколько хорошо он будет работать в различных условиях».

Испытания проводятся в «довольно неприятных средах», включая «ужасные химикаты, резкие перепады температур и при большом количестве циклов работы». Компания подтвердила, что недавно созданный материал NASA, помимо своих основных преимуществ, имеет дополнительную ценность.

Размер чувствительной поверхности, необходимой для улавливания изменений влажности и выдачи сигнала, зависит от ряда факторов: типа чувствительного материала, окружающей среды и области применения. В большинстве датчиков используются полимерные или керамические материалы, которые могут иметь низкую чувствительность, поэтому они должны быть достаточно большими.

Проблема, с которой могут столкнуться все существующие датчики, — это повреждения от влаги, которую они измеряют. Со временем датчики поглощают жидкость, что приводит к эрозии чувствительного материала. Это приводит к искажению показаний или к полной остановке работы датчика. В связи с этим, необходим непрерывный мониторинг для обеспечения точности данных и замены поврежденных блоков. Это означает, что большинство датчиков недолговечны, что увеличивает затраты на обслуживание системы.

Влага является проблемой для производства во многих отраслях промышленности, в том числе фармацевтической, поэтому контроль уровня влажности имеет критическую важность. Если датчик выходит из строя или происходит сбой калибровки, это может привести к значительным потерям. Новый полупроводниковый датчик влажности NASA может произвести революцию в отрасли благодаря более надежному оборудованию.

Мюррей обнаружил, что для получения последовательных и точных показаний достаточно небольшого количества нового материала NASA, примерно сотой доли дюйма. Чтобы преобразовать этот сигнал в содержательные данные, компания Roscid разработала и усовершенствовала электронные компоненты, совместимые с новым материалом.

«По мере того, как мы углублялись в изучение датчика, мы хотели вывести его на новый уровень», — говорит Мюррей. «Мы каждый раз отмечали, что узнали что-то новое, а Терри слегка подправлял технологию. Датчик становился немного более надежным для приложений, которые мы тестируем».

Roscid подписал с Маршаллом две лицензии на оценку, чтобы выйти за рамки требований НАСА к тестированию. Когда Мюррей обратился к потенциальным новым клиентам с образцами, он сказал, что «реакция была в подавляющем большинстве положительной». Так компания подписала неэксклюзивную лицензию и в 2019 году приступила к маркетингу своей модели датчика влажности CBNS215.

Преимущества

Такие датчики необходимы в средах, где необходимо контролировать влажность, будь то для поддержания определенных условий или для предотвращения попадания влаги в изделия. В дополнение к регулярному техническому обслуживанию и замене датчиков, системы контроля влажности сталкиваются с простоями, требующими дорогостоящих процедур калибровки. Компания Roscid считает, что датчики NASA значительно снизят эту нагрузку. Мюррей приводит фармацевтическую промышленность в качестве примера.

«После обработки каждой партии лекарств фармацевтическим компаниям приходится проверять датчики на соответствие калибровочным стандартам, чтобы убедиться, что они не имеют отклонений», — говорит он. «Если какое-либо устройство выйдет из строя, им придется отозвать и переделать последнюю партию, либо поместить ее в карантин».

Надежные датчики позволят компаниям увеличить циклы калибровки, что окажет значительное влияние на итоговый результат.

Датчики могут испытывать отклонения или выходить из строя после одного «случая влажности». Конденсат на датчике может быть как небольшим, так и значительным, например, при погружении датчика в какую-либо жидкость. Поскольку новый материал пропускает влагу, эти проблемы могут уйти в прошлое.

«Чувствительный материал НАСА — это полупроводниковая конструкция, не будет необходимости что-либо смывать», — объясняет Мюррей.

Эта надежность является существенной характеристикой для высоко-влажностных и низкотемпературных применений, таких как охлаждение. Поскольку дверь холодильника постоянно открывается и закрывается, влажность и температура постоянно меняются. Поддерживать идеальные условия без постоянного контроля крайне сложно.

Производитель высококачественных бытовых холодильников производит испытания датчика CBNS215 в лотке для овощей. Цель — поддерживать влажность воздуха на уровне 95 процентов при температуре 37 °F. До сих пор компания не нашла ни одного датчика, который бы стабильно поддерживал влажность в течение долгого времени.

«Есть тест, который эти ребята проводят, и он довольно сложен», — говорит Ролин. «Roscid проводили подобный тест собственными силами, и, по их словам, только нашему датчику удалось его успешно пройти. Это довольно круто».

Ролин хотел бы найти решение важной проблемы, которое позволила бы потребителям и газовым компаниям сэкономить миллионы долларов. Эта проблема – попадание воды в бензин.

Мюррей считает, что новый датчик может помочь. «Мониторинг уровня влажности в подземных резервуарах хранения бензина может снизить возможность попадания воды в ваш автомобиль», — объясняет он. Датчики также могут быть установлены в топливные баки автомобилей, предупреждая водителей о проникновении влаги в систему подачи топлива.

Компании, добывающие нефть и газ, также проявили интерес к датчику CBNS215. Им нужна технология, которая бы работала на уровне низких точек росы и при температуре до -70 градусов по Цельсию. Используемые в настоящее время датчики на основе оксида алюминия имеют серьезные ограничения — большое время отклика и длительное высыхание. Может потребоваться несколько дней или недель, прежде чем система начнет работать после воздействия влаги. Мюррей сотрудничает с промышленностью, чтобы убедиться, что датчик NASA будет реальной заменой.

Холодная стерилизация, холодильные транспортные контейнеры и грузовики, а также авиакомпании — это лишь некоторые примеры отраслей промышленности, заинтересованных в новой технологии датчиков и обсуждающих ее с компанией Roscid.

«Военным самолетам особенно полезно иметь датчик влажности, который точно считывает уровень точки росы в атмосфере, через которую пролетает самолет», — объясняет Мюррей. «Эта задача сейчас изучается.»

Эта копия космического корабля SpaceX Crew Dragon проходит испытания системы контроля за состоянием окружающей среды и жизнеобеспечения экипажа космического корабля. Системы жизнеобеспечения в космосе сложны и деликатны. Инновационный твердотельный влагочувствительный материал, разработанный NASA, может помочь обнаружить небольшие утечки в этих системах, поскольку он чувствителен к мельчайшим изменениям в воздухе, что позволяет астронавтам проводить необходимые ремонтные работы и предотвращать любые серьезные проблемы.

Эти разнообразные применения знакомят новые отрасли промышленности с технологиями NASA, и Мюррей отдает должное Космическому агентству за это.

«Если NASA говорит, что это работает, то это работает», — говорит он. «NASA является таким замечательным партнером, потому что они действительно привержены не только своей работе, но и процессу коммерциализации».

Ролин и его команда ищут космические применения, чтобы извлечь выгоду из этого неожиданного открытия.

«Теперь, когда мы знаем, что наш новый материал чувствителен к уровню влажности, и что он, кажется, переносит скачки температуры, мы можем с уверенностью поместить его в один из наших испытательных стендов», — объясняет он. «Если он проявит себя хорошо, то у NASA появится датчик, который стал возможным благодаря партнерству с Roscid».

Датчик планируется отправить в космос в ходе экспериментального полета на МКС, связанного с материалами. Успешный полет докажет, что новый материал может быть использован и в будущих полетах.

Отметив, что NASA использует датчики влажности на космической станции для систем контроля за состоянием окружающей среды и жизнеобеспечения, Ролин представил миниатюрный датчик, который поможет контролировать все — от остановки дыхания астронавтов во время сна, до раннего обнаружения опасных утечек в системе.

Что касается применения ультраконденсаторов, то предварительные результаты многообещающие, и впереди еще много испытаний.

«Возможно удастся создать комбинированную систему, которая будет накапливать энергию, а также служить в качестве датчика влажности в ракетах и других космических аппаратах», — говорит Ролин.

---

О компании ИТЭЛМА Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Читать еще полезные статьи:

Ультраконденсаторы меняют структуру хранения энергии

Низкий ультраконденсатор ESR переводит в мгновенную подачу энергии

Просто, когда вы думаете, что довольны достижениями в батареях, держитесь за свои электроны, как ультраконденсаторы — или суперконденсаторы, в зависимости от вашего предпочтения фразы — делают все, что было раньше, выглядят древними. Ультраконденсаторы меняют то, как мы думаем о хранении энергии. Поэтому забывайте о днях использования конденсаторов в качестве фильтров или муфт; попробуйте использовать ультраконденсаторы для хранения энергии — тонн. И, во что бы то ни стало, забыть, что один фарад когда-то считался большим значением для конденсатора. Конденсаторы теперь могут удерживать величины выше этого.

Современный ультраконденсатор имеет очень низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) — в диапазоне от 0, 25 до 5, 0 мОм, что приводит к мгновенной доставке энергии с токами, превосходящими любые батареи, которые могут работать. В результате ультраконденсаторы могут без проблем поставлять энергию и идеально подходят для нашего общества, что требует мгновенных результатов во всем: от мобильных услуг до транспорта. В сочетании с недавними улучшениями в кремнии теперь вы можете получить стандартный чип, который может заряжать ультраконденсатор из любого источника и превратить кривую спада конденсатора в постоянный, долговременный источник питания, который соперничает с батареями.

Отличные приложения

Да, вы можете легко превратить конденсатор или банк конденсаторов в батарею-подобную систему. Однако, в отличие от того, где время зарядки обычно длительное, а иногда и громоздкое, ультраконденсаторы могут быть перезаряжены с такой же мощностью, сколько доступно. Ультраконденсаторы хороши в том, что их циклируют, а это значит, что они не будут быстро изнашиваться, как аккумулятор. Фактически, ультраконденсаторы могут проходить сотни тысяч циклов. Вычисление энергии ультраконденсатора прост — просто уравнение 1 / 2CV * 2, поэтому просто измерение напряжения ультраконденсатора обеспечивает всю необходимую информацию. И если вам интересно, можете ли вы подключить несколько конденсаторов вместе, ответ абсолютно. При подключении нескольких конденсаторов последовательно и / или параллельно вам могут понадобиться схемы балансировки, которые выходят из напряжения ячейки.

Конденсаторы могут заряжаться солнечными батареями, USB-портами, розетками сигарет в автомобилях и с линии. Как только вы поймете, сколько энергии доступно и как долго вы можете поместить всю эту мощность в ультраконденсаторы, контролируя мощность каждого устройства. По мере того, как ячейка заряжается, ток должен быть подавлен обратно в соответствии с имеющейся у вас мощностью. Например, мы знаем, что USB 2.0 выделяет 5 В при 500 мА с каждого порта. Теперь на рынке есть чипы, которые могут преобразовать 2, 5 Вт в драйвер переменного тока, чтобы заряжать несколько ультраконденсаторов за считанные секунды, оставаясь ниже порога 500 мА.

Циклы разряда в ультраконденсаторе столь же просты. Например, если вы хотите запустить автомобиль, просто подключите банк ультраконденсаторов к стартеру и начните поставлять сотни, если не тысячи, пиковых усилителей. И наоборот, если вы устали от покупки щелочных батарей или ожидаете, чтобы убедиться, что ваши перезаряжаемые батареи будут работать должным образом, просто зарядите ячейку или два и подключите их к пост-регулятору. Теперь вы можете превратить эту кривую разлагающегося напряжения в постоянную мощность для запуска вашего света, сверла, двигателя или вентилятора или сделать что-нибудь еще, что может сделать батарея.

Ультраконденсаторы Ioxus имеют значения от 100 до 3000 F.

Дополнительные преимущества

Однако пока не выкидывайте все те древние батареи. Комбинация батарей и ультраконденсаторов, соединенных между собой, обеспечивает отличные улучшения производительности. Например, свинцово-кислотная батарея не может заряжаться достаточно быстро, чтобы обеспечить начальную производительность при каждом красном свете — черта, критически важная для успеха систем старт-стоп, распространенных в автомобилях сегодня. Однако, если вы поставите банк ультраконденсаторов параллельно с этим аккумулятором, комбинация может обеспечить максимальную энергию, когда это необходимо сколько угодно раз, наряду с мощностью, необходимой для использования аксессуаров автомобиля в течение длительного периода времени. Вам больше не нужно иметь огромные, тяжелые свинцово-кислотные батареи, чтобы справиться с пиками; ультраконденсаторы делают это для вас. Ультраконденсаторы позволяют использовать гораздо меньшие и более легкие свинцово-кислотные батареи, что приводит к еще большему экономию топлива.

Ультраконденсатор сегодня является экологически чистым продуктом. Вы не добавляете на свалки после нескольких тысяч циклов, как в случае с батареями. Углеконденсаторная угроза для окружающей среды минимальна, поскольку они более чем на 95% пригодны для повторного использования и не содержат тяжелых металлов. Они действительно построены как экономичные решения для экологически чистой энергетики.

Модули Ioxus iMOD содержат несколько отдельно сбалансированных ячеек для достижения любого требования к напряжению.

Современный ультраконденсатор существует уже много лет, и многие производители конкурируют за бизнес в нескольких приложениях — от транспорта, до промышленного и энергетического секторов. Одним из примеров производителя, оптимизирующего технологию, является Ioxus. Литий-ионные гибридные ультраконденсаторы Ioxus хранят более чем в два раза больше энергии стандартного ультраконденсатора. Они весят только пятую часть сравнимой батареи и способны на более чем один миллион циклов. Также доступны модули iMOD, которые имеют несколько ультраконтракторов и могут удовлетворять практически любым требованиям напряжения.

BY ROBERT J. WOOD, SR., Старший инженер-программист, Ioxus, www.ioxus.com

от ультраконденсаторов до сверхпроводников / Статьи и обзоры / Элек.ру

Знаменитый производитель электромобилей Tesla
объявил о приобретении американской компании Maxwell Technologies

Февраль в южном полушарии — холодный месяц, но именно на него в этом году пришелся ряд событий, которые, возможно, определят развитие электротехники на ближайший год, а то и десятилетие.

Начался месяц с сенсационной новости: знаменитый производитель электромобилей Tesla объявил о приобретении американской компании Maxwell Technologies за 218 млн долл. Эта фирма известна своими элементами питания (которые можно купить даже в соседнем с вами супермаркете), аккумуляторами и, самое интересное для нас, суперконденсаторами, которые, дабы подчеркнуть технологический отрыв от конкурентов, в самой компании предпочитают называть «ультраконденсаторами». Почему именно последний вид продукции для нас так важен?

Дело в том, что Илон Маск в автомобилестроении всегда был твердым приверженцем аккумуляторов, причем строго одного типа — литиевых. Да, такие аккумуляторы имеют свои преимущества, но у них есть и множество недостатков. В частности, литий является токсичным металлом, а его запасы в земной коре ограничены. В то же время, ряд фирм ведут разработки и даже начали выпуск электротранспорта, где вместо аккумуляторов используется более прогрессивный тип накопителя — суперконденсаторы. В отличие от аккумуляторов, в суперконденсаторах (ультраконденсаторах) не происходит преобразование электрической энергии в химическую и обратно, что обеспечивает очень высокий КПД, практически неограниченное количество циклов заряд-разряд и, что очень важно для России, возможность работы на холоде без дополнительного подогрева. Время зарядки суперконденсаторов может быть сопоставимо с временем заправки бензобака. Удивительно, но даже по улицами Минска уже несколько лет успешно ездят электробусы на суперконденсаторах, разработанные и изготовленные в Белоруссии, а Tesla все еще тянет с переходом на новый тип накопителя. Впрочем, стратегия ожидания, пока техническая новинка будет как следует отлажена и только потом внедрять ее в свою продукцию, часто ведет к успеху. Напомним, что Apple вышла на рынок смартфонов последней среди крупных производителей электроники. Но произошло это тогда, когда технологии позволили сделать iPhone удобным для использования широкой публикой, а не только техногиками, как было с его предшественниками от других производителей.

Компания Maxwell выпускает как аккумуляторы, так и ультраконденсаторы

И вот теперь, похоже, момент перейти с аккумуляторов на ультраконденсаторы настал, раз Tesla купила их ведущего производителя. Но увы, среди экспертов распространена и другая версия произошедшего. Maxwell обладает уникальной технологией сухих электродов, которая позволяет значительно улучшить технические характеристики литиевых аккумуляторов. И якобы Tesla купила Maxwell главным образом ради этой технологии. При таком раскладе остается открытым вопрос — будет ли Илон Маск активно развивать в Maxwell Technologies направление ультраконденсаторов? Ведь совсем недавно Tesla сделала огромные вложения в создание собственного производства литиевых аккумуляторов (ранее они приобретались у компании Panasonic, от продолжения сотрудничества с ней Tesla не отказывается, но стремится диверсифицировать поставки), и эти вложения должны себя окупить, чему массовый переход на суперконденсаторы может помешать. Впрочем, все это догадки, а официально о своих планах по развитию Maxwell Tecnologies компания Tesla пока не объявляла.

В электромобилях конкурируют между собой аккумуляторы и суперконденсаторы, а в альтернативной энергетике — солнечная и ветряная генерация. В феврале 2019 г. была опубликована статистика Всемирной ассоциации ветроэнергетики WWEA, согласно которой в 2018 году в мире было введено в строй 53,2 ГВт ветрогенерации против 52,6 ГВт в предыдущем году, то есть произошло снижение темпов на 3,6%. В настоящее время темпы введения новых ветрогенерирующих мощностей сопоставимы с темпами развития газовой генерации, но примерно в 2 раза отстают от темпов развития солнечной генерации. Конечно, солнечной генерации в 2018 году статистику несколько подпортил Китай, тем не менее, она продолжает оставаться наиболее динамично развивающимся сектором электроэнергетики. На снижении темпов развития ветроэнергетики сказалось как снижение цен на солнечные батареи, так и пристальное внимание экологических активистов к ветрогенераторам. Интерес к последним защитники природы активно проявляют в последние годы. Основные претензии — возникновение инфранизких частот, вредных для людей, гибель птиц в лопастях ветряков и якобы имеющееся влияние на климат за счет перераспределения воздушных потоков.

В Великобритании широко используются ветряные генераторы, расположенные на морском шельфе

Тем не менее, февраль 2019 года показал рекордные результаты по ветрогенерации. 11 февраля было отмечено новое рекордное пиковое значение ветрогенерации на уровне 15,05 ГВт. В это время ветрогенерация обеспечивала 36% потребности Соединенного Королевства в электроэнергии. Достичь столь высоких результатов удалось в том числе благодаря широкому использованию в Великобритании ветряков, установленных в море.

Несмотря на все проблемы, ветрогенерация продолжает развиваться, и новый импульс ей могу придать системы искусственного интеллекта. Британская компания DeepMind, являющаяся дочерней структурой Google, разработала программное обеспечение, управляющее распределенной энергосистемой на основе прогноза по ветру. На расположенных в разных районах ветрогенераторах установлены датчики, передающие в реальном масштабе времени данные о скорости ветра. Система искусственного интеллекта на основе машинного обучения сама определяет закономерности, на основании которых строит прогнозы по электрогенерации для каждого ветряка. Утверждается, что такая система позволяет повысить энергоэффективность системы ветрогенерации на 20%. То есть, для выработки того же количества электроэнергии потребуется на 20% ветряков, чем раньше, а это означает, на 20% меньшую нагрузку на природу, если, конечно, вы готовы полностью согласиться с доводами экологических активистов.

Пока технология внедряется только в США, электроэнергия, вырабатываемая таким способом, пойдет на собственные нужды Google. Тем самым, компания планирует дополнительно улучшить свой имидж компании, заботящейся об экологии. Тем не менее, ничто не мешает внедрить разработанное DeepMind программное обеспечение на энергосистемах в других странах мира.

Разработка электросамолетов — одно из перспективных направлений развитий техники

Но вернемся к транспортным средствам. Помимо автомобилей, на электрическую тягу постепенно переходят самолеты. И здесь пристальное внимание вновь стало уделяться высокотемпературной сверхпроводимости, будоражащей умы ученых и инженеров аж с 80-х годов XX века. В России объявлено о начале работ по созданию отечественного электросамолета. В проекте участвуют ЦИАМ и компания «СуперОкс». Для обеспечения параметров электродвигателя, делающих его пригодным для использования на электросамолете, способным поднимать значительные по массе грузы и пассажиров, необходимо использование сверхпроводящей обмотки. Этим и объясняется участие в проекте компании «СуперОкс», имеющей большой задел в области высокотемпературной сверхпроводимости.

Сейчас термин «высокотемпературная сверхпроводимость» означает использование для охлаждения сверхпроводника не жидкого гелия, а «всего лишь» более дешевого жидкого азота (температура около −196 C). Тем не менее, с 1989 г. с упорством, сопоставимым разве что с упорством многочисленных изобретателей вечного двигателя, регулярно появляются сообщения о «сверхпроводимости при комнатной температуре», быстро опровергаемые авторитетной научной экспертизой. Сейчас наблюдается новый всплеск интереса к сверхпроводимости при комнатной температуре, обусловленной ведущимися по всему миру работами по созданию электросамолетов.

В феврале 2019 года в США от группы вполне серьезных ученых подана очередная патентная заявка на конструкцию сверхпроводника, который в ближайшем будущем должен начать работать при комнатной температуре. Его основой является диэлектрический стержень, покрытый тонким слоем специального сплава. Насколько можно понять, используется уже давно известный в физике скин-эффект. Инновация заключается в том, что для повышения температуры, при которой наблюдается эффект сверхпроводимости кабель предлагается подвергать нелинейной вибрации. О том, какие законы физики тут задействованы, не сообщается. Экспериментальная установка пока охлаждается тем же жидким азотом.

Тем не менее, высокотемпературная сверхпроводимость, в отличие от вечного двигателя, в принципе не отвергается физиками, просто пока не удалось придумать, как ее реализовать. В феврале нобелевские лауреаты российского происхождения Андрей Гейм и Константин Новоселов объявили, что ими обнаружены сверхпроводящие свойства сверхчистого графита, и что теоретически именно на этом материале уже в ближайшем будущем будут созданы материалы, обладающие сверхпроводящими свойствами при комнатной температуре. Не исключено, что победителя в идущем сейчас споре между сторонниками проводов из меди и проводов из инновационных сплавов на основе алюминия в итоге не будет. Потому что уже в ближайшем будущем самые лучшие провода будут делать из сверхчистого графита.

Почему Илон Маск потратил 218 миллионов долларов на компанию по производству ультраконденсаторов?

Ранее в этом месяце Tesla объявила о планах приобрести Maxwell Technologies, компанию по производству ультраконденсаторов и запоминающих устройств со штатом 380 сотрудников, за 218 миллионов долларов в рамках сделки с акциями. Подобная транзакция легко может потеряться в медийном цикле Tesla.

Илон Маск когда-то собирался изучать ультраконденсаторы в Стэнфордском университете, задолго до того, как Тесла даже заблестел в его глазах. Судя по всему, Маск все еще увлечен технологиями.

Общая выручка Maxwell составила 91,6 миллиона долларов за первые девять месяцев 2018 года с убытками в 30,2 миллиона долларов. Выручка в 2017 году составила 130,3 миллиона долларов при убытках в размере 43,1 миллиона долларов.

Так почему же Tesla платит выше балансовой стоимости (но все же недостаточно, по мнению некоторых инвесторов) за убыточную фирму (вот документы Максвелла в SEC)?

Нужны ли Tesla ультраконденсаторы?

Основным направлением деятельности Maxwell являются ультраконденсаторы, компоненты для накопления энергии с высокой плотностью мощности, работающие в широком диапазоне температур и способные быстро заряжаться и разряжаться.Также известные как суперкапс или электронные конденсаторы с двойным слоем, ультраконденсаторы предназначены для приложений с высокой мощностью и с высокими рабочими циклами.

Батареи используют химический процесс для хранения энергии, а ультраконденсаторы накапливают статический электрический заряд, физически разделяя положительные и отрицательные заряды.

Ультракэперы Maxwell обеспечивают пиковую мощность, а также рекуперативное торможение, стабилизацию напряжения, резервное питание и гибридную остановку / запуск. Ультра-колпачки также используются для управления регулировкой шага в ветряных турбинах при резких изменениях скорости ветра, поскольку замена батарей на высоте 500 футов над землей — сложная задача.

В предыдущем интервью генеральный директор Maxwell подсчитал, что в типичной ветряной турбине ультракэп стоит 5 000 долларов, а на электрический автобус — 15 000 долларов. Максвелл отказался отвечать GTM, чтобы обновить эти цифры.

Или технология сухих электродов?

Но привлекательность Максвелла может заключаться не в его ультраконденсаторах, а в технологии сухих электродов, разработанной Максвеллом, которая действительно заинтриговала Илона Маска.

Термин «сухой» в «технологии сухих электродов» относится к процессу производства ультраконденсаторов, который, как утверждает Максвелл, может улучшить стоимость, производительность и срок службы аккумуляторов для литий-ионных аккумуляторов различного химического состава.

Maxwell заявляет в релизе, что его технология производства сухих электродов, исторически использовавшаяся для изготовления ультраконденсаторов, является «революционной технологией, которая может быть применена при производстве батарей».

В официальном документе Maxwell утверждается, что его технология покрытия электрода сухой батареи (DBE) может использоваться с «классическими и передовыми» химическими составами литий-ионных аккумуляторов, но «в отличие от обычного электрода с мокрым покрытием из суспензии, DBE Maxwell производит толстый электрод, который позволяет Ячейки с высокой плотностью энергии и большей скоростью разряда, чем у электрода с мокрым покрытием.”

В презентации компании утверждается, что она «продемонстрировала» плотность энергии более 300 ватт-часов на килограмм и «определила» путь к более чем 500 ватт-часам на килограмм. Максвелл утверждает, что использовал этот процесс с рядом доступных анодных материалов.

Коллега по аккумуляторным батареям отмечает, что производство электродов без растворителя «могло бы стоить 200 миллионов долларов», если бы Максвелл «действительно устранил токсичный растворитель без ущерба для производительности.«Патентные заявки Maxwell указывают на то, что ведется работа по устранению использования растворителей как при сухой переработке, так и при плавлении связующих.

Другие поставщики ультраконденсаторов включают Tokin, Seiko, Eaton, CAP-XX, LS Ultracapacitor, Ioxus и Skeleton.

Эта сделка стала пятым приобретением Tesla с момента ее основания. другие — фирмы Perbix, занимающиеся производственной автоматизацией, SolarCity, Riviera Tool и Grohmann Engineering.

Во время телефонной конференции Maxwell в третьем квартале 2018 года генеральный директор Франц Финк отметил, что ее бизнес по производству сухих электродов ищет партнера для оказания «значительной финансовой поддержки» и опыта в области электромобилей или систем хранения энергии.

Если эта сделка состоится в ближайшие кварталы, генеральный директор Максвелла исполнит свое желание.

Графеновые суперконденсаторы: Введение и новости

Графеновые суперконденсаторы

Графен представляет собой тонкий слой чистого углерода, плотно упакованный и связанный вместе в гексагональной сотовой решетке. Его широко называют «чудо-материалом», потому что он наделен множеством удивительных свойств: это самое тонкое соединение, известное человеку, толщиной в один атом, а также самый известный проводник.Он также обладает удивительной прочностью и светопоглощением и даже считается экологически чистым и устойчивым, поскольку углерод широко распространен в природе и является частью человеческого тела.

Графен часто предлагается в качестве замены активированного угля в суперконденсаторах, отчасти из-за его большой относительной площади поверхности (которая даже больше, чем у активированного угля). Площадь поверхности является одним из ограничений емкости, а более высокая площадь поверхности означает лучшее накопление электростатического заряда.Кроме того, суперконденсаторы на основе графена будут использовать его легкий вес, эластичные свойства и механическую прочность.

Графеновый суперконденсатор может накапливать почти столько же энергии, сколько и литий-ионный аккумулятор, заряжаться и разряжаться за секунды и поддерживать все это в течение десятков тысяч циклов зарядки. Один из способов добиться этого — использовать высокопористую форму графена с большой площадью внутренней поверхности (полученную путем упаковки порошка графена в ячейку в форме монеты, а затем высушивания и прессования его).

Что такое суперконденсаторы?

Суперконденсаторы, также известные как EDLC (электрические двухслойные конденсаторы) или ультраконденсаторы, отличаются от обычных конденсаторов тем, что они могут хранить огромное количество энергии.

Основной конденсатор обычно состоит из двух металлических пластин, разделенных изолятором (например, воздухом или пластиковой пленкой). Во время зарядки электроны накапливаются на одном проводе и отходят от другого. Одна сторона получает отрицательный заряд, а другая — положительный.Изолятор нарушает естественное притяжение отрицательного заряда к положительному, и это напряжение создает электрическое поле. Как только электроны переходят на другую сторону, происходит разряд.

Суперконденсаторы также содержат две металлические пластины, покрытые только пористым материалом, известным как активированный уголь. Они погружены в электролит, состоящий из положительных и отрицательных ионов, растворенных в растворителе. Одна пластина положительная, а другая отрицательная. Во время зарядки ионы электролита накапливаются на поверхности каждой пластины с углеродным покрытием.Суперконденсаторы также накапливают энергию в электрическом поле, которое образуется между двумя противоположно заряженными частицами, только у них есть электролит, в котором равномерно распределено равное количество положительных и отрицательных ионов. Таким образом, во время зарядки каждый электрод имеет два слоя зарядового покрытия (двойной электрический слой).

Батареи и суперконденсаторы

В отличие от конденсаторов и суперконденсаторов, батареи накапливают энергию в химической реакции. Таким образом, ионы вставляются в атомную структуру электрода, а не просто цепляются за нее, как в суперконденсаторах.Это позволяет суперконденсаторам (и хранению энергии в целом без химических реакций) заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем аккумуляторы. Благодаря тому, что суперконденсатор не подвержен такому же износу, как батарея на основе химической реакции, он может выдержать еще сотни тысяч циклов зарядки и разрядки.

Суперконденсаторы могут похвастаться высокой емкостью накопления энергии по сравнению с обычными конденсаторами, но они все еще отстают от батарей в этой области. Суперконденсаторы также обычно дороже в расчете на единицу, чем батареи.Технически можно заменить аккумулятор сотового телефона на суперконденсатор, и он будет заряжаться намного быстрее. Увы, долго заряжаться не будет. Однако суперконденсаторы очень эффективны при приеме или передаче внезапного всплеска энергии, что делает их подходящим партнером для батарей. Первичные источники энергии, такие как двигатели внутреннего сгорания, топливные элементы и батареи, хорошо работают как непрерывный источник малой мощности, но не могут эффективно справляться с потребляемой пиковой мощностью или возвращать энергию, поскольку они медленно разряжаются и перезаряжаются. Суперконденсаторы обеспечивают быстрые выбросы энергии во время пиковых нагрузок, а затем быстро накапливают энергию и улавливают избыточную мощность, которая в противном случае теряется. В примере с электромобилем суперконденсатор может обеспечивать необходимую мощность для ускорения, в то время как батарея обеспечивает запас хода и заряжает суперконденсатор между скачками напряжения.

Общие приложения суперконденсаторов

Суперконденсаторы в настоящее время используются для сбора энергии от систем рекуперативного торможения и высвобождения энергии, чтобы помочь гибридным автобусам разгоняться, обеспечивать пусковую мощность и стабилизацию напряжения в системах старт / стоп, резервную и пиковую мощность для автомобильных приложений, помогать при ускорении поезда открывать двери самолета в случае сбоев питания, помогать повысить надежность и стабильность энергосистемы систем шага лопастей, улавливать энергию и обеспечивать импульсную мощность для помощи при подъемных операциях, обеспечивать энергией центры обработки данных между сбоями питания и инициированием резервных систем питания, таких как дизельные генераторы или топливные элементы, и обеспечивают накопление энергии для увеличения выработки возобновляемых источников энергии и повышения устойчивости сети.

Соперничающие материалы

Существует несколько материалов, которые исследованы и предложены для увеличения суперконденсаторов на столько же (или даже больше) графена. Среди этих материалов: конопля, которая использовалась канадскими исследователями для разработки конопляных волокон, которые по крайней мере так же эффективны, как и графеновые, в электродах суперконденсатора, сигаретные фильтры, которые использовались корейскими исследователями для подготовки материала для электродов суперконденсатора, который демонстрирует лучшие пропускная способность и более высокая удельная емкость, чем у обычного активированного угля, и даже выше, чем у электродов из графена с примесью азота или углеродных нанотрубок.

Коммерциализация графеновых суперконденсаторов

Графеновые суперконденсаторы уже представлены на рынке, и несколько компаний, включая Skeleton Technology, CRRC, ZapGoCharger и Angstron Materials, разрабатывают такие решения. Прочтите наш отчет о рынке графеновых суперконденсаторов, чтобы узнать больше об этом захватывающем рынке и о том, как графен повлияет на него.

Дополнительная литература

Конденсатор Ioxus Ultra, 12 В Группа 31 Ультраконденсатор / конденсатор Smart Power UC-31 UC31

Ioxus UltraCapacitor UC-31 — это продукт на основе ультраконденсатора Smart Power для транспортных средств, который повышает надежность запуска, улучшает состояние напряжения транспортного средства, увеличивает срок службы батареи и повышает экологичность.Благодаря 15-летнему расчетному сроку службы вы больше никогда не будете менять свой ультраконденсатор.

Уменьшая количество свинцово-кислотных аккумуляторов в большинстве случаев и снижая затраты на техническое обслуживание, связанные с условиями низкого напряжения, ультраконденсатор всегда будет обеспечивать готовность вашего автомобиля к запуску. Ультраконденсатор избавляет от необходимости добывать, очищать, отправлять и перерабатывать тысячи фунтов свинца и серной кислоты, что делает его важным средством повышения экологической устойчивости вашего автопарка.

Улучшенные условия напряжения приводят к увеличению срока службы стартеров, реле, модулей управления двигателем и значительно сокращают время простоя из-за преждевременного старения компонентов, обеспечивая более высокую надежность запуска, когда это необходимо, каждый раз.

Используя нашу силовую электронику Smart Power , устройство обеспечивает почти весь пусковой ток во время запуска двигателя. Для коротких остановок, например, во время доставки, ультраконденсатор подает энергию на электрическую шину для поддержки вспомогательных устройств до тех пор, пока не будет запущен кривошип. Ультраконденсатор накапливает относительно небольшое количество энергии по сравнению с батареей, но обеспечивает пусковой ток двигателя. Для получения дополнительных сведений о Ioxus UltraCapacitor см. Поле «Информация о продукте» в правом верхнем углу.

Ioxus UltraCapacitor автоматически включится, когда он впервые увидит напряжение генератора. Устройство также выключится (перейдет в режим обслуживания) после отключения одной из клемм примерно через 5 секунд. Приложение Bluetooth также можно использовать для включения устройства (режим «Работа»), выключения (режим «Техническое обслуживание») или для запуска от внешнего источника с помощью приложения без подключения каких-либо дополнительных проводов.

Режим запуска от внешнего источника инициирует последовательность зарядки, собирая энергию от батареи.Как только ультраконденсатор заряжен, он поможет разряженным батареям обеспечить мощность для запуска двигателя.

Ioxus UltraCapacitor UC31 12 В разработан для работы как минимум с одной батареей 12 В, подключенной параллельно, и устройству требуется не менее 6 В для включения. Часто при установке UltraCapacitor можно удалить одну или несколько батарей.

Повышенная надежность — предотвращает застревание автомобилей,
запускается в самых суровых условиях

Повышенная эффективность — обеспечивает
событий остановки / запуска в день, идеально подходит для доставки
автомобилей

Быстрая окупаемость — Ваши грузовики будут двигаться дальше Аккумулятор
Срок службы увеличен вдвое Срок службы стартера увеличен вдвое

Встроенный, без вызова сервисной службы, «Jump Start» — даже с разряженной батареей

Установка за 10 минут — прямая замена батареи (2-х проводная) —
Нет необходимости в ремонте!

ПРОЧИТАЙТЕ: УВЕДОМЛЕНИЕ

Скелетные технологии и будущее ультраконденсаторов

Людей не могут не привлекать культовые акции, в которых история становится важнее основных принципов инвестирования. В последнее время харизматические лидеры кажутся необходимым ингредиентом для культовых акций, поскольку Virgin Galactic (SPCE) Ричарда Брэнсона (SPCE) и Tesla Илона Маска (TSLA) достигли новых максимумов в прошлом месяце из-за того, что инвесторы-миллениалы набросились на них. внимание, инвесторы впадают в эмоциональное безумие и принимаются неверные решения. Практически невозможно преодолеть страх и жадность, которые возникают, когда вы инвестируете в Tesla, поэтому, возможно, лучше сидеть в стороне и наблюдать за происходящим без собаки в гонке.Если вы смотрели историю Tesla, вы бы увидели, что в прошлом году они приобрели крупного производителя ультраконденсаторов — Maxwell Technologies.

Суперконденсаторы и Tesla

Суперконденсаторы

— или то, что мы в дальнейшем будем называть ультраконденсаторами, потому что это звучит круче, — накапливают энергию так же, как батареи. На этом сходство заканчивается. В предыдущей статье под названием «Суперконденсаторы — краткий обзор для инвесторов» мы писали о том, как ультраконденсатор может заряжаться чрезвычайно быстро, но так же быстро разряжаться.Батареи же медленно заряжаются и медленно разряжаются. Это означает, что батареи и ультраконденсаторы традиционно использовались для самых разных случаев использования с минимальным перекрытием:

Предоставлено: Skeleton Technologies

. Некоторые эксперты говорят, что когда технология ультраконденсаторов наконец созреет, у нас будут электромобили, которые заряжаются быстрее, чем нужно, чтобы заправить вашу машину бензином. Учитывая, что безумный гений Маск теперь ласкает ультраконденсаторы Максвелла, все размышляют о том, что будет дальше.Это особенно интересно, если учесть, что мистер Маск изначально оказался в Кремниевой долине, потому что планировал «защитить докторскую диссертацию. в Стэнфорде по физике и материаловедению конденсаторов с высокой плотностью энергии, особенно для электромобилей », — говорится в сообщении в блоге Tesla и в приведенном ниже твите.

Предоставлено: Twitter

. Вокруг приобретения Tesla есть широкие слухи, некоторые люди думают, что они планируют использовать ультраконденсаторы для снижения скорости зарядки аккумулятора и / или увеличения плотности аккумулятора для транспортных средств, последнее из которых увеличит дальность действия, учитывая все обстоятельства.В прошлом месяце в статье Electrek утверждалось, что «были обнаружены комментарии руководителей Maxwell о том, что Tesla в основном интересовалась технологией аккумуляторов компании». Буквально за день до этого на YouTube был опубликован подкаст, в котором Маск сказал, что конденсаторы — это не путь вперед для электромобилей ( смотрите это примерно 15 секунд, или пока не почувствуете сонливость ). Совсем недавно г-н Маск немного раскрасил последний финансовый отчет Tesla, сказав всем подождать до Battery Day, мероприятия, которое, как ожидается, состоится в апреле этого года:

Предоставлено: Seeking Alpha

. С тех пор, как Tesla поглотила одного из основных игроков в области ультраконденсаторов, мы хотели найти другого лидера отрасли в области ультраконденсаторов и заняться его мозгами.И для этого мы отправили одного из наших студентов MBA в прекрасную столицу Эстонии Таллинн, чтобы он попробовал знаменитые эстонские крафтовые сорта пива и побеседовал с мировым лидером в области ультраконденсаторных технологий — компанией Skeleton Technologies, принадлежащей Эстонии.

О каркасных технологиях

Основанная в 2009 году, эстонская компания Skeleton Technologies получила около долларов 66 миллионов долларов, чтобы стать мировым лидером в технологии ультраконденсаторов благодаря графену. ( Это может быть первый случай, с которым мы столкнулись, когда графен наконец нашел широкое применение.) Skeleton использует запатентованный материал, который они называют «изогнутым графеном», который является основой конкурентного преимущества, которым обладают их ультраконденсаторные ячейки — в первую очередь по цене и удельной мощности.

Обновление 03/12/2021: Skeleton Technologies привлекла 61 миллион долларов нового финансирования для расширения своего бизнеса по производству ультраконденсаторов. Таким образом, общий объем финансирования компании на сегодняшний день составляет $ 165,7 млн. .

Расположенный недалеко от Таллиннского аэропорта, штаб-квартира компании находится среди небольшого кластера эстонских технологических компаний, где около 60 сотрудников работают над координацией проектирования, производства и продажи ультраконденсаторов, которые могут конкурировать со всем, что могут предложить конкуренты, включая Tesla Maxwell.Если г-н Маск был заинтересован только в покупке самых современных ультраконденсаторов, похоже, он купил не ту компанию:

Предоставлено: Skeleton Technologies

Skeleton стал самым успешным годом в 2019 году с контрактами на сумму 164 миллиона долларов (, 150 миллионов евро, евро) на их ультраконденсаторы, которые производятся в Германии командой из около 80 сотрудников. Ультраконденсаторы — это относительно простые устройства — просто алюминий, уголь, бумага и электролит.

Предоставлено: Skeleton Technologies

. Однако сложно производить неизменно высококачественную продукцию, поэтому компания Skeleton обратилась к немцам и их легендарным производственным возможностям.В регионе Германии, который часто называют «Силиконовой Саксонией», имеется большое количество квалифицированных рабочих и существующая инфраструктура, оставшаяся после производства фотоэлектрической энергии, которая с тех пор мигрировала в Китай. Немецкий завод Skeleton в настоящее время удваивает мощность и планирует к 2020 году достичь 1000000 ультраконденсаторов в год. Дальнейшая автоматизация позволит им увеличить производственные мощности до 4 000 000 ячеек на первом этапе и, в конечном итоге, до 10 000 000 ультраконденсаторов для удовлетворения спроса со стороны автомобильной, электросетевой и транспорт.

Сценарии использования ультраконденсатора

Мы сели поговорить с главой по связям с общественностью компании Skeleton Technologies Арно Кастаньетом, который сказал, что компания, как и все остальные, недоумевает, о чем думала Tesla, когда приобрела Maxwell. Что они действительно знают, так это то, что это приобретение повысило осведомленность о том, как ультраконденсаторы могут использоваться в большом количестве сценариев использования для повышения эффективности. Компания работает в четырех сегментах.

• Automotive — Возможно, новейший сегмент, в котором работает компания.Они сотрудничают с ведущими автомобильными компаниями в разработке ультраконденсаторов для замены свинцово-кислотных аккумуляторов в будущем и для рекуперации энергии при торможении транспортных средств.
• Grid — Свинцово-кислотные батареи широко используются в электросетях и представляют собой множество потенциальных вариантов использования ультраконденсаторов.
• Industrial — Существует множество случаев промышленного использования, в которых кинетическая энергия может быть получена с помощью системы K inetic E nergy R ecovery S ( KERS ) на базе графеновых ультраконденсаторов Skeleton Technologies.Испанская компания Epic Power использует его для снижения энергопотребления лифтов до 50%. В крупнейшем контейнерном порту в Балтийском регионе ультраконденсаторы используются для снижения расхода топлива и выбросов CO ₂ для портовых кранов на 34%. Медицинская промышленность имеет множество приложений, связанных с электропитанием, таких как снижение пиков мощности и обеспечение достаточного качества энергии для аппаратов МРТ. Компания Skeleton работала с мировым лидером в производстве медицинского оборудования для разработки своего Skelmod 131v.
• Транспорт — Высокая эффективность ультраконденсаторных аккумуляторов энергии хорошо подходит для поездов, трамваев, грузовиков и автобусов, обеспечивая как экономию энергии, так и защиту инфраструктуры от высоких пиков мощности. Например, Skeleton поставляет ŠKODA Electric ультраконденсаторные системы для 114 электрических трамваев в Германии. Буквально в прошлом месяце они объявили о контракте на то же самое в Польше.

Их ультраконденсаторы бывают разных форм и размеров для каждого приложения.От промышленных конденсаторных ячеек стандартного размера до специализированных модулей, подходящих для нишевых вариантов использования, компания может производить ультраконденсаторы в различных полезных форм-факторах.

Предоставлено: Skeleton Technologies

Будущее ультраконденсаторов

Ультраконденсаторы могут применяться во многих сферах, которые могут использоваться на огромных рынках, например в транспортной отрасли. Возьмем, к примеру, свинцово-кислотные батареи. Есть компания, которая построила целый бизнес на переработке этих вещей.Нет ничего удивительного в том, что свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор можно заменить ультраконденсатором. Даже в современных электромобилях по-прежнему используются свинцово-кислотные батареи, поэтому вариант использования применим к автомобилям всех типов. Для электромобилей литий-ионные аккумуляторные батареи являются одним из наиболее важных компонентов. Сочетание ультраконденсатора с литий-ионным аккумулятором увеличивает срок службы аккумулятора на 70–100% и уменьшает объем необходимых аккумуляторов более чем на 10%, что также должно увеличить дальность действия. Другими словами, ультраконденсаторы в конечном итоге можно будет найти в каждом транспортном средстве на этой планете, электрическом или другом.

Есть и другие интересные варианты использования ультраконденсаторов, которые будут развиваться вместе с темами подрывных технологий, которые также быстро растут, например, робототехника и ветроэнергетика.

Ультраконденсаторы и роботы

Канадский стартап под названием Attabotics развертывает «новую универсальную автоматизированную систему хранения, поиска, выполнения заказов и сортировки для некоторых из крупнейших розничных компаний в Северной Америке». Они построили вертикальные склады, в которых роботы перемещаются — вверх, вниз и в стороны — при перемещении товаров. (Система Attabotics сокращает складские площади на 85% и требует всего 20% рабочей силы, необходимой традиционным центрам выполнения заказов. ) Роботы Attabotics используют ультраконденсаторы Skeleton, которые могут работать круглосуточно без выходных в течение десяти лет. Можно предположить, что — аналогично варианту использования лифта — роботы перезаряжаются, когда гравитация тянет их вниз, и эта же энергия используется для их перемещения, когда гравитация не взаимодействует.

Ультраконденсаторы и ветряные турбины

У некоторых ветряных турбин длина лопастей превышает 70 ярдов (70 метров), что означает, что что-то может пойти не так, если не будут установлены меры безопасности.Одной из мер безопасности для ветряных турбин является «регулировка шага», что означает поворот лопастей на нейтральный угол при сильном ветре. Сложность состоит в том, что управление шагом лопастей должно работать и обеспечивать питание для поворота лопастей, даже если основная мощность для управления шагом лопастей выходит из строя. Раньше это выполнялось с помощью гидравлики или свинцово-кислотных аккумуляторов, но теперь ультраконденсаторы используются для обеспечения решения, не требующего обслуживания, срок службы которого составляет 15 лет.

Предоставлено: Skeleton Technologies

. Это лишь один из многих новых вариантов использования, возникающих по мере роста осведомленности об ультраконденсаторах в различных отраслях промышленности по всему миру.

Заключение

Некоторые общие темы, которые мы видим в этих случаях использования ультраконденсаторов, — это гравитация и импульс. Каждый раз, когда к вам спускается какой-нибудь тяжелый объект ( лифтов, роботов, контейнеров и т. Д. ), в петлю можно вставить сверхпроводник, чтобы мгновенно улавливать электрическую энергию. Всякий раз, когда у вас движется транспортное средство, и ему нужно тормозить, для улавливания энергии можно использовать сверхпроводник. В результате существует бесчисленное множество вариантов использования ультраконденсаторов, которые еще не реализованы, особенно в транспортной сфере. Хотя мы не узнаем, что Илон Маск планирует сделать со своим приобретением ультраконденсатора до Battery Day, мы можем быть уверены, что Skeleton Technologies сейчас находится в отличном положении с их предложениями ультраконденсаторов высокой плотности.

Единственная проблема с захватывающими технологическими стартапами заключается в том, что розничные инвесторы не могут в них инвестировать. Вот почему мы создали « The Nanalyze Disruptive Tech Portfolio Report » — портфель из более чем 20 акций подрывных технологий, которые мы так любим, что инвестировали в них сами.Мы внимательно изучили сотни акций и около дюжины ETF, о которых когда-либо писали, и оценили каждую из них. Узнайте, какие акции технологических компаний мы любим, любим и избегаем, в этом отчете, который теперь доступен для всех годовых подписчиков Nanalyze Premium.

Суперконденсаторы в качестве альтернативы батареям

Представьте, что вы заряжаете свой мобильный телефон всего за несколько секунд. Или подумайте, как изменился бы транспорт, если бы заправка электромобиля занимала всего несколько минут.

Технология быстрого включения питания существует уже несколько десятилетий — в суперконденсаторах. Суперконденсаторы не только заряжаются быстрее, чем батареи, но и служат дольше, потому что не страдают от физических потерь при зарядке и разрядке, которые изнашивают батареи. У них также есть ряд преимуществ в плане безопасности. Однако суперразмер суперконденсаторов — они должны быть намного больше, чтобы удерживать ту же энергию, что и батареи, — и их сверхвысокая стоимость сдерживают их.

Но ряд ученых считает, что недавние открытия сделали быстрые, надежные и потенциально более безопасные накопители энергии в суперконденсаторах, иногда называемых ультраконденсаторами, в пределах досягаемости, позволяя лучше конкурировать с батареями.

«Ультраконденсаторы похожи на молнию в бутылке, если хотите, — сказал Майкл Сунд, вице-президент Maxwell Technologies, ведущего производителя новой технологии, который продает тысячи единиц для зарядки автобусов в Китае.

Проблемы с безопасностью аккумуляторов

Любой, у кого закончился заряд во время важного телефонного разговора или кто пытался успокоить ребенка, чей игрушечный грузовик внезапно остановился, знает пределы заряда аккумуляторов. Аккумуляторы заряжаются долго, они относительно тяжелые — большая проблема для рынка электромобилей — и их безопасность часто возникает как проблема.

Этим летом крупному розничному торговцу пришлось отозвать тысячи запасных батарей для ноутбуков, произведенных Apple, только одним из многих производителей ноутбуков и сотовых телефонов, у которых были отозваны собственные батареи из соображений безопасности. (См. Соответствующий тест: «Что вы не знаете о батареях».)

Пожары с батареями в начале этого года также помогли временно заземлить новый Dreamliner Boeing. В одной из самых страшных трагедий, связанных с выходом из строя аккумуляторной батареи, два члена экипажа погибли в 2010 году в результате крушения самолета UPS в Дубае, которое следователи связали с пламенем, поднимающимся из груза батарей.(См. Статью по теме: «Преобразование полета для повышения топливной эффективности: пять технологий на взлетно-посадочной полосе».)

Опасные подводные камни использования батарей — это часть того, что способствует возобновлению интереса к суперконденсаторам.

Безопасность — это гораздо большая проблема, чем это было в прошлом, сказал Питер Харроп, председатель IDTechEx, исследовательской фирмы, базирующейся в Кембридже, Великобритания. Он и другие поклонники новых технологий утверждают, что суперконденсаторы будут процветать по мере того, как компании будут искать новые. и более надежные источники питания, которые к тому же более безопасны, чем современные батареи.

Вместо химических веществ, затрудняющих управление батареями, суперконденсаторы используют своего рода статическое электричество для хранения энергии. Это означает, что их характеристики более предсказуемы, их материалы более надежны и менее уязвимы к перепадам температуры, и они могут быть полностью разряжены для более безопасной транспортировки, сказал Харроп. (См. Соответствующие фотографии: «Семь ингредиентов для улучшения аккумуляторов электромобилей».)

Открытие для суперконденсаторов?

Ученым давно известно, что энергия может храниться в виде электрического заряда, а не в химических реактивах, как в батареях.Знаменитый эксперимент Бенджамина Франклина с рядами лейденских сосудов, которые он назвал «батареей» после военного термина, обозначающего совместное функционирование оружия, на самом деле был ранней версией конденсатора.

Но недавний прорыв в материалах суперконденсаторов может сделать их конкурентами батареям в большем количестве приложений. «Суперконденсаторы улучшаются намного быстрее, чем батареи», — сказал Харроп.

С другой стороны, суперконденсаторы уже много лет находятся на грани коммерческого успеха. Заголовок 1995 года, например, предполагал, что ультраконденсаторы «рвутся вперед».«Но они остались небольшим бизнесом по сравнению с аккумуляторными батареями — в первую очередь потому, что они хранят относительно мало энергии по сравнению с обычными элементами.

В аккумуляторах накопление электрического заряда называется« плотностью энергии », в отличие от« плотности мощности »или как быстро доставляется энергия.

Плотность энергии суперконденсаторов бледнеет по сравнению с литий-ионными батареями — технологией, обычно используемой сегодня в телефонах и ноутбуках. Литий-ионные батареи хранят, возможно, в 20 раз больше энергии, чем суперконденсаторы для данного веса и размера.Это означает, что iPhone 5, возможно, должен быть на два или три дюйма толще, чтобы удерживать суперконденсатор, что делает устройство едва ли стройным.

Суперконденсаторы, с другой стороны, выделяются, когда дело доходит до удельной мощности. Они обладают огромной мощностью — их можно быстро заряжать и высвобождать эту мощность быстрыми всплесками тока. Подумайте о тех резких электрических ударах, которые могут возникнуть, если неправильно натереть ворсистое ковровое покрытие. Или, может быть, лучше подумайте о разрядах электричества, которые зажигают летнюю бурю.

Производитель суперконденсаторов Maxwell Technologies сообщил, что наибольшие продажи идут производителям автобусов. Операторы используют суперконденсаторы для улавливания энергии, генерируемой при торможении автобуса на одной из своих многочисленных остановок, а затем разряжают энергию, чтобы помочь автобусу начать движение с полной остановки. С этой целью суперконденсаторы могут полностью заменить батареи в гибридных автобусах, в то время как полностью электрические автобусы требуют меньше батарей.

Это, вероятно, лучший способ продолжить продажу суперконденсаторов в качестве дополнения к батареям или двигателям, работающим на топливе, сказал Сунд.«Суперконденсаторы часто дополняют батареи», — сказал он. «Поэтому мы стараемся держаться подальше от того, что мы называем« вышибанием батарей »».

Тем не менее, есть и другие места, где суперконденсаторы полностью заменяют батареи. Один из примеров — ветряные турбины, особенно расположенные на море и труднодоступные. Суперконденсаторы могут обеспечить, например, всплески мощности, необходимые для регулировки лопастей турбины при изменении ветровых условий.

Аккумуляторы традиционно удовлетворяли эту потребность.Но батареи изнашиваются, потому что их химические вещества со временем теряют свою эффективность. Поскольку они не используют химические вещества для хранения электроэнергии, конденсаторы служат намного дольше, что является важным фактором для турбин, чья высота и удаленное расположение делают их обслуживание дорогостоящим.

Некоторые европейские автомобили также используют суперконденсаторы аналогично автобусам. Европейские «микрогибридные» автомобили выключаются, когда обычно работают на холостом ходу. Эта технология «старт-стоп» обычно работает только от батарей, но французский автопроизводитель PSA использует суперконденсаторы Maxwell в некоторых своих автомобилях Citroen и Peugeot.

Аккумуляторы, тем не менее, продолжают занимать большую часть рынка микрогибрид, потому что суперконденсаторы и сопутствующая электроника могут добавить пару сотен долларов к стоимости автомобиля. Сторонники технологии утверждают, что в долгосрочной перспективе суперкапсы стоят меньше, потому что они служат дольше, чем батареи, и экономят больше топлива, поскольку работают более надежно.

Тем не менее, когда дело доходит до микрогибридных автомобилей, начальная цена покупки пока превосходит эффективность и долгосрочную стоимость владения, сказал Сунд.

Преодолеть препятствия

Новые материалы могут помочь суперконденсаторам лучше конкурировать по плотности энергии. Многие ученые сосредотачиваются на графене, углероде толщиной всего в один атом, который вызвал большое волнение с тех пор, как он был усовершенствован около десяти лет назад. Производство графена оказалось дорогим. Но недавно лаборатория показала, что дешевое обычное бытовое устройство может производить графен в недорогих высококачественных листах. Аспирант использовал записывающее устройство DVD, чтобы сделать графен в химической лаборатории, которой руководит Рик Канер, профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

DVD-привод имеет функцию под названием LightScribe, которая наносит изображения на поверхность DVD-дисков. Оказывается, лазер также преобразует обычный материал, оксид графита, в листы графена. Открытие было описано в прошлом году в журнале Science.

Лазер производит графен с характеристикой, которая делает его особенно перспективным для суперконденсаторов: он выходит с отверстиями или порами. Этот высокопористый графен можно уложить в несколько слоев, при этом обе стороны каждого слоя остаются доступными.В экспериментах это удвоило или утроило плотность энергии суперконденсаторов, сделанных из графена.

Диск размером с DVD из лаборатории Рика Канера содержит микроконденсаторы.

Фотография любезно предоставлена ​​Аргоннской национальной лабораторией

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Один слой атомов углерода не хранит много энергии, сказал Канер. «Это когда вы можете складывать сотни или даже тысячи слоев — и это то, что мы делаем.«

Он не предсказывает, когда новый материал может появиться в коммерческих суперконденсаторах, кроме как надеется, что это произойдет не через десять или даже пять лет. Даже в этом случае суперконденсаторы, вероятно, будут работать в тандеме с батареями». «пока они не заменят батареи», — сказал Канер.

Но если они в конечном итоге смогут накапливать достаточно энергии, чтобы конкурировать с батареями, суперконденсаторы имеют ключевые преимущества, в том числе то, что они могут обеспечивать высокую мощность и использоваться в течение миллионов циклов, Канер сказал.«Кроме того, в отличие от батарей, они не перезаряжаются и не перегреваются».

По словам Харропа из IDTechEX, преимущества суперконденсаторов в области безопасности будут расти по мере роста спроса на портативную энергию. Сами по себе конденсаторы представляют собой проблему безопасности, потому что любая технология, которая хранит энергию, потенциально опасна. Но производители постепенно отказываются от токсичных и легковоспламеняющихся химикатов, которые использовались в суперконденсаторах, и даже эти суперконденсаторы имеют лучшие показатели безопасности, чем литий-ионные батареи, сказал он.

Между тем безопасность аккумуляторов станет более важной проблемой по мере увеличения размеров элементов, таких как те, которые сейчас используются в электромобилях. Харроп добавил, что чем больше батарея, тем больше вероятность того, что что-то пойдет не так. «Легче сделать аккумулятор безопасным для чего-то вроде телефона, чем для автомобиля».

Эта история — часть специальной серии, посвященной вопросам энергетики. Для получения дополнительной информации посетите The Great Energy Challenge.

Суперконденсаторы / Суперконденсаторы | Компоненты AEP

AEP предлагает широкий выбор ячеек, модулей и специальных модулей для ультраконденсаторов / суперконденсаторов от различных производителей. Для каждого приложения есть решение с ультраконденсаторами.

Что такое суперконденсаторы / суперконденсаторы

Ультраконденсатор (ы) или суперконденсатор (ы), как их еще называют, представляют собой технологию накопления энергии, которая предлагает высокую плотность мощности, почти мгновенную подзарядку и очень длительный срок службы. они способны очень быстро и эффективно накапливать и разряжать энергию, они доставляют быстрые всплески энергии во время пиковых нагрузок, а затем быстро накапливают энергию и улавливают избыточную мощность, которая в противном случае теряется.

Ультраконденсатор заполняет промежуток между конденсаторами и батареями. Обычно они накапливают в 10-100 раз больше энергии на единицу объема или массы, чем конденсаторы, могут принимать и доставлять заряд намного быстрее, чем батареи, и выдерживают гораздо больше циклов заряда и разряда, чем батареи. Они способны очень быстро и эффективно накапливать и разряжать энергию.

Ультраконденсаторы

доступны с емкостью в тысячи фарад в очень маленьком корпусе и могут обеспечивать гораздо более высокую удельную мощность, чем батареи.Однако номинальное напряжение составляет до 3 вольт, поэтому несколько ультраконденсаторов должны быть подключены последовательно и параллельно, чтобы обеспечить любое полезное напряжение.

Распределитель ультраконденсаторов

AEP предлагает ультраконденсаторы разных марок, оба с разными технологиями ультраконденсаторов.

• Ультраконденсаторы Maxwell®
• Ультраконденсаторы Tecate group, Powerburst®
• LSMTRON Суперконденсаторы

Преимущества

• Очень долгий срок службы, более 1 миллиона рабочих циклов
• Низкие требования к техническому обслуживанию
• Широкий диапазон рабочих температур от -40 ° C до +70 °
• Удельная мощность до 60 раз выше по сравнению с батареями
• На 30% эффективнее аккумуляторов
• Без вредных химикатов или токсичных металлов
• Низкое эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
• Быстрая зарядка / разрядка

В сотрудничестве с AEP Hybrid Power мы можем предоставить вам модули на основе ультраконденсаторов, изготовленные по индивидуальному заказу, в соответствии с вашими конкретными потребностями.

Вы хотите знать, могут ли ультраконденсаторы быть решениями для вашего приложения?
Свяжитесь с нами, мы предоставим решение.

«Быстрее, чем заправка газом»: эти ультраконденсаторы заменят электромобили, утверждает стартап

.

Для 30-летнего эстонского предпринимателя Таави Мадиберка 2019 год был удачным. Компания Skeleton Technologies, производитель ультраконденсаторов, соучредителем которого он является 10 лет назад, подписала новые контракты на сумму более 150 млн евро (161 млн долларов) в автомобильном, транспортном, сетевом и промышленном секторах и в шестой раз вошла в список Global Cleantech 100. строка.

В железнодорожном секторе компания подписала контракт с Škoda на поставку 114 трамваев в трех городах по всей Германии, а контракт с Medcom помещает технологии компании в новые трамваи Варшавы.

Skeleton Technologies также поставила системы 48 В для ведущего немецкого производителя оригинального оборудования, а в конце года — еще один контракт с одним из крупнейших производителей грузовых автомобилей на поставку ультраконденсаторов для надежного запуска двигателя.

«2019 год стал для нас годом прорыва. В первой половине года мы получили квалификацию нашего производства с крупными автомобильными, сетевыми и промышленными компаниями, что привело к подписанию первых крупных контрактов», — сказал Мадиберк ZDNet.

«Но это только начало. Возможно, мы реализовали около 1% нашего рыночного потенциала».

SEE: Цифровая трансформация: руководство CXO (специальный отчет ZDNet) | Загрузить отчет в формате PDF (TechRepublic)

Ультраконденсатор — иногда также называемый суперконденсатором — это технология накопления энергии, которая обеспечивает высокую плотность мощности, почти мгновенную зарядку и разрядку и длительный срок службы.

Хотя технология ультраконденсаторов разрабатывалась десятилетиями, только недавно она достигла точки, в которой она находит более широкое применение в ряде отраслей.

По словам Мадиберка, по мере развития технологии она заменит традиционные свинцово-кислотные батареи в различных критических секторах уже в ближайшем будущем.

Одним из таких секторов является общественный транспорт, где ультраконденсаторы с их одним миллионом жизненных циклов имеют ряд преимуществ перед батареями с 2000–3000 циклами.

Поскольку ультраконденсаторы заряжаются быстрее, они также могут использовать кинетическую энергию, восстанавливаемую при торможении транспортного средства. Skeleton Technologies заявляет, что ее системы хранения энергии для трамваев Škoda в Германии и трамваев Medcom для Варшавы экономят около 30% энергии, значительно повышая эффективность общественного транспорта.

Разработка более эффективных технологий, которые также лучше подходят для окружающей среды в контексте борьбы с изменением климата, — это то, что Мадиберк рассматривает как прекрасную возможность для бизнеса.

«Когда дело доходит до изменения климата и чистых технологий, направленных на борьбу с изменением климата, у Европы все еще есть возможность возглавить переход к углеродно-нейтральной экономике во всем мире», — говорит он.

«Многие люди рассматривают чистые технологии и снижение выбросов углерода как затраты, но на самом деле это огромные возможности. Изменение климата — определяющая проблема нашего времени, и мы находимся в решающем моменте».

Именно здесь Skeleton Technologies надеется вмешаться.

«Наши ультраконденсаторы помогают экономить энергию во всех основных отраслях промышленности, которым предстоит осуществить переход на энергоносители.Промышленники и заинтересованные стороны понимают, что энергоэффективность имеет решающее значение », — говорит Мадиберк.

« Широкое принятие мер по повышению энергоэффективности может снизить потребление энергии в промышленности более чем на 25%. Этот потенциал заключается в значительном сокращении глобального потребления энергии на 8% и сокращении глобальных выбросов CO2 на 12,4%. Таким образом, это полезно для окружающей среды, но также позволяет сэкономить много денег ».

Он отмечает, что ультраконденсаторы будут применяться еще шире по мере увеличения доли возобновляемых источников энергии.

«Чем выше доля возобновляемых источников энергии в структуре энергобаланса, тем сложнее поддерживать достаточно высокое качество электроэнергии. Уголь, нефть, природный газ и атомная энергия являются предсказуемыми и контролируемыми источниками энергии и позволяют увеличивать или уменьшать производство на основе спроса », — поясняет Мадиберк.

«Способность контролировать и прогнозировать как производство, так и спрос позволяет в высокой степени контролировать частоту и напряжение сети, а также стабильность в целом. Возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнце, конечно же, представляют собой гораздо большую проблему, когда дело доходит до прогнозирования. производство и способность реагировать на изменения спроса.«

Он добавляет, что в этом контексте ультраконденсаторы должны сыграть свою роль, потому что хранение энергии является требованием для будущего производства энергии из возобновляемых источников и обеспечения качества электроэнергии не только для высокотехнологичного производства, но и для обеспечения стабильного качества электроэнергии на всех уровнях мощности. сетки.

По словам Мадиберка, самой большой проблемой для всей индустрии ультраконденсаторов является увеличение плотности энергии, чтобы она приблизилась к мощным батареям. Компания Skeleton Technologies надеется достичь этой цели, используя запатентованное сырье «изогнутый графен».

«У нас есть идеальные возможности для достижения этой более высокой плотности энергии с помощью стратегии и ресурсов, которые у нас уже есть в Эстонии и Германии», — говорит Мадиберк.

«Наша цель — стать ведущим решением для аккумулирования энергии для полностью электрического будущего. Мы занимаем доминирующую нишу с лучшими технологиями на рынке, но нам нужно уже думать и разрабатывать следующие поколения наших продуктов, которые

Мадиберк считает, что с суперконденсаторами второго поколения Skeleton, которые планируется запустить в течение следующих двух лет, он может удвоить плотность энергии своих ячеек.

«Конечно, это преимущество перейдет от наших ячеек к нашим модулям и системам полного хранения энергии, что значительно расширит область возможных применений ультраконденсаторов», — говорит он.

«Наши ультраконденсаторы третьего поколения обеспечат дальнейшее увеличение плотности энергии до шести раз по сравнению с текущим рыночным предложением, но также, что важно, позволят нам предлагать ультраконденсаторные накопители энергии по гораздо более низкой цене, чем в настоящее время в среднем по рынку».

С помощью этих достижений Skeleton Technologies надеется изменить способы работы в автомобильной, транспортной, в частности, электрической мобильности и быстрой зарядке.

Компания уже проводит полевые испытания автобусов с быстрой зарядкой, причем как автобус, так и зарядное устройство оснащены блоком ультраконденсаторов.

«В легковых автомобилях аналогичное приложение окажет глубокое влияние на то, как люди используют свои автомобили, потому что через три-пять лет мы сможем обеспечить диапазон для среднесуточной поездки только с ультраконденсаторами, оставив литий-ионные батареи для покрытия диапазона для более длительных поездок, когда это необходимо », — говорит Мадиберк.

«Бак ультраконденсатора можно зарядить за меньшее время, чем это требуется для заполнения традиционного топливного бака.»

Конечная цель — обеспечить замену свинцово-кислотной аккумуляторной батарее для автомобильной и транспортной промышленности.

» Традиционные аккумуляторные технологии достигают своих ограничений по нескольким причинам, таким как длительное время зарядки электромобилей и невозможность увеличение срока службы и запаса хода аккумулятора при одновременном снижении стоимости системы и скорости зарядки ».

SEE: Избавиться от миллиардов коробок? Как 100 000 электрических грузовиков Amazon могут устранить потребность в коробках

Мадиберк считает, что это будет большим изменением для автомобилей и транспорта, причем не только с технологической, но и с экологической точки зрения.

«Свинец токсичен с точки зрения производства. Он очень тяжелый и не в состоянии покрыть пиковые потребности в мощности автомобилей следующих поколений, где онлайн-обновления и гибридные функции становятся более важными. Ультраконденсаторы экологически безопасны и безопасны, и в них не используется свинец. , литий, никель, кобальт или марганец », — говорит он.

В настоящее время в Skeleton Technologies 140 штатных сотрудников, 60 из которых в Эстонии и 80 в Германии, где у них находится крупнейший в Европе завод по производству ультраконденсаторов в Гросрёрсдорфе, недалеко от Дрездена в Саксонии.

Его текущая производственная мощность составляет полмиллиона ультраконденсаторов в год. Но чтобы не отставать от спроса, компания работает над его увеличением примерно до 3,5 миллионов в год.

Подробнее об Эстонии, стартапах и технологиях

Отмывание денег: этот стартап считает, что его технологии могут предотвратить новый банковский скандал

Стартап-центр: зачем Эстонии больше разработчиков и технических специалистов на бум рабочих мест

Проверка идентификатора блокчейна: как этот стартап теперь проверяет личность в Интернете

Конец кражи идентификаторов? Распознавание лиц настолько умное, что даже близнецы не могут его обмануть

В Эстонии их всего 1.3 миллиона человек, так почему же его стартапы устанавливают рекорды инвестиций?

Новый фокус Эстонии на безопасности электронного резидентства: «Вы не можете отмыть деньги с помощью цифрового идентификатора»

Электронная революция в Эстонии продолжается: теперь она первая в Европе с трансграничными электронными рецептами

Онлайн-голосование: теперь Эстония преподает миру урок электронных выборов

Безопасность: после крушения поезда с ID-картой в Эстонии это приложение для идентификации штурмует страны Балтии

В Эстонии их всего 1.