Ionistor je značilen po zmožnosti hitrega polnjenja, veliko hitrejši od tradicionalne baterije, vendar ne more shraniti toliko energije kot baterija, saj ima nižjo energijsko gostoto. Povečana učinkovitost se doseže z uporabo grafenskih in ogljikovih nanocevk. V bodočem ionistu bodo pomagali, da bodo popolnoma izločili elektrokemijske baterije. Danes je nanotehnologija vir številnih inovacij, zlasti v e-mobilnosti. Grafen poveča zmogljivost ionizatorjev. Ta revolucionarni material je sestavljen iz listov, katerih debelina je lahko omejena z debelino ogljikovega atoma in katere atomska struktura je ultra-gostota. Takšne značilnosti lahko zamenjajo silicij v elektroniki. Porozni separator je nameščen med dvema elektrodama. Vendar pa razlike v mehanizmu shranjevanja in izbire materiala elektrod vodijo do različnih klasifikacij ionizatorjev z veliko zmogljivostjo:
ionistor zbira in shranjuje energijo pri visoki hitrosti, tako da tvori elektrokemične dvojne plasti nabojev ali s pomočjo površinskih oksidacijskih-redukcijskih reakcij, kar vodi do visoke gostote moči z dolgo ciklično stabilnostjo, nizkimi stroški in varstvom okolja. PDMS in PET se v glavnem uporabljata za substrate za izvajanje fleksibilnih superkondenzatorjev. V primeru filma lahko PDMS ustvari fleksibilne in pregledne tanke-ionske ionizatorje v uri z visoko ciklično stabilnostjo po 10.000 ciklih upogibanja.
Enotne ogljikove nanocevke se lahko dodatno vključijo v film PDMS za nadaljnje izboljšanje mehanske, elektronske in toplotne stabilnosti. Podobno so materiali, kot so grafen in CNT, prekriti tudi s PET folijo, da se doseže visoka fleksibilnost in električna prevodnost. Poleg PDMS in PET so zanimivi tudi drugi polimerni materiali, ki se sintetizirajo z različnimi metodami. Na primer, lokalizirano pulzno lasersko sevanjeje bila uporabljena za hitro transformacijo primarne površine v električno prevodno porozno ogljikovo strukturo z danim grafom. Naravni polimeri, kot so netkani materiali iz lesnih vlaken in papirja, se lahko uporabljajo tudi kot substrati, ki so fleksibilni in lahki. CNT se nanese na papir, da se dobi fleksibilna papirna elektroda iz ogljikovih nanocevk. Zaradi visoke fleksibilnosti papirne podlage in dobre razporeditve CNT se specifična zmogljivost in gostota moči in energije spreminja za manj kot 5% po upogibanju več kot 100 ciklov pri polmeru upogiba 45 mm. Poleg tega se zaradi višje mehanske trdnosti in boljše kemijske stabilnosti bakterijski nanocelulosni papir uporablja tudi za izdelavo fleksibilnih superkapacitorjev, npr.
Določa se z vidika elektrokemijske aktivnosti in kemijskih kinetičnih lastnosti, in sicer: elektronske in ionske kinetike (transport) v elektrodah in učinkovitosti hitrosti prenosa na elektrodi /elektrolitu. Za visoko zmogljivost pri uporabi materialov na osnovi ogljika z EDLC je pomembna specifična površina, električna prevodnost, velikost por in razlike. Grafen z visoko električno prevodnostjo, veliko površino in vmesno strukturo je privlačen za uporabo v EDLC. V primeru psevdo-kondenzatorjev, kljub dejstvu, da zagotavljajo vrhunsko zmogljivost v primerjavi z EDLC, so še vedno omejene z gostoto čipov z nizko porabo.cam To je posledica slabe električne prevodnosti, ki omejuje hitro elektronsko gibanje. Poleg tega lahko proces redukcije oksidacije, ki vodi v postopek polnjenja /praznjenja, poškoduje električno aktivne materiale. Visoka električna prevodnost grafena in njegova odlična mehanska trdnost sta primerni kot material v psevdo-kondenzatorjih.
Študije adsorpcije na grafenu so pokazale, da se pojavlja predvsem na površini grafenskih listov z dostopom do velikih por (tj. Vmesna struktura je porozna, kar omogoča enostaven dostop do elektrolitskih ionov). Zato se je treba izogibati aglomeracijam grafena brez por za boljše delovanje. Produktivnost lahko izboljšamo s spreminjanjem površine z vezanjem funkcionalnih skupin, hibridizacijo s prevodnimi polimeri in z ustvarjanjem kompozitov grafen /kovinski oksid.
Primerjava kondenzatorjev
Ionisti so idealni, kadar je potrebno hitro polnjenje za izpolnitev kratkoročnih zahtev po moči. Hibridna baterija zadovoljuje tako potrebe kot tudi zmanjšuje napetost, ki zagotavlja daljšo življenjsko dobo. Spodnja tabela prikazuje primerjavo karakteristik in glavnih materialov v kondenzatorjih.
Aluminijev elektrolitski kondenzator
Električni dvoplastni kondenzator, oznaka ionizatorja
Ni-cd baterija
Akumulatorska baterija
Uporabite temperaturno območje
-25 do + 70 ° C
-55do 125 ° C
-20 do 60 ° C
-40 do + 60 ° C
Elektrode
Aktivni ogljik
Aluminij
(+) NiOOH (- ) Cd
(+) PbO 2 (-) Pb
Elektrolitska tekočina
Topilo
Organsko topilo
KOH
H 2 SO 4
Uporaba aluminijevega oksida v i
Metoda elektromotorne sile
Uporaba naravnih električnih dvojnih
Uporaba kemijske reakcije
Uporaba kemijske reakcije
Onesnaževanje
)
Noben
Noben
CD
Pb
Število ciklov polnjenja /praznjenja
& gt; 100.000 krat
& gt; 100000 krat
500-krat
200 do 1000-krat
Zmogljivost na enoto prostornine
1
1/1000
100
202) 100
Značilnost naboja
Čas polnjenja je 1-10 sekund. Začetno polnjenje se lahko izvede zelo hitro, polnjenje na zgornjem delu pa traja dodaten čas. Pri polnjenju praznega superkondenzatorja je treba določiti omejitev na zagonski tok, saj bo izvlekel vse, kar je mogoče. Ionistor ni podvržen ponovnemu polnjenju in ne zahteva odkrivanja polne napolnjenosti, tok preprosto preneha teči pri polnjenju. Primerjava zmogljivosti med ionizatorjem zaavtomobil in li-ion.
Funkcija
Ionistor
litij ion
Čas polnjenja
1-10 sekund
10-60 minut
Življenjski cikel ur 232)
1 milijon ali 30000
500 in več
napetost
246)
Od 23 do 275 U
36 V
Specifična energija (W /kg)
258)
5 (tipično)
120-240
specifična moč (W /kg)
270)
Do 10.000
1000-3000
Cena na kilot
$ 10000
250-1000 $
10-15 let
5 do 10 let
Polnilna temperatura
Od -40 do +65 ° C
0 do 45 ° C
temperatura vbrizganja
319) -40 do +65 ° C
-20 do 60 ° C
Prednosti polnilnih naprav
Vozila potrebujejo dodatno moč skok, da pospešimo, in v tem so primerni ionisti. Imajo skupno mejo polnjenja, vendar jo lahko zelo hitro prenašajo, zaradi česar so idealne baterije. Njihove prednosti pred tradicionalnimi baterijami:
Nizka impedanca (ESR) poveča tok obremenitve pulza, ko je vzporeden z baterijo. Zelo visok cikel - praznjenje traja nekaj milisekund za nekaj minut. Padec napetosti v primerjavi z napravo na baterije, brez super kondenzatorja. Visokaučinkovitost pri 97-98% in DC-DC učinkovitost v obeh smereh je 80% -95% v večini aplikacij, na primer DVR z ionizatorji. Pri hibridnem električnem vozilu je učinkovitost krožnega gibanja 10% večja od učinkovitosti akumulatorja. Deluje dobro v zelo širokem temperaturnem razponu, običajno od -40 ° C do + 70 ° C, lahko pa je tudi od -50 ° C do + 85 ° C, obstajajo posebne izvedbe, ki dosežejo 125 ° C ) Majhna količina toplote, ki se sprosti med polnjenjem in praznjenjem. Dolga življenjska doba cikla z visoko zanesljivostjo, kar zmanjšuje stroške vzdrževanja. Rahlo poslabšanje stotisočih ciklov in traja do 20 milijonov ciklov. Po 10 letih ne izgubijo več kot 20% svojih zmogljivosti, pričakovana življenjska doba pa je 20 let ali več. Ni nagnjena k obrabi in staranju. Ne vpliva na globoko praznjenje, za razliko od baterij. Povečana varnost v primerjavi z baterijami - ni nevarnosti za ponovno polnjenje ali eksplozijo. Na koncu delovanja ne vsebuje nevarnih materialov za odstranjevanje, za razliko od mnogih baterij. Ustreza okoljskim standardom, zato ni težko reciklirati ali reciklirati.Tehnologija prikrivanja
Supkapacitator je sestavljen iz dveh plasti grafena s plastjo elektrolita v sredini. Film je močan, izredno tanek in lahko v kratkem času proizvede veliko energije, vendar kljub temu obstajajo še nerešeni problemi, ki ovirajo tehnični napredek v tej smeri. Slabostiionizator pred baterijami za polnjenje:Nizka gostota energije - ponavadi traja od 1/5 do 1/10 energije baterije. Linearni izpusti so nezmožnost uporabe celotnega energetskega spektra, odvisno od uporabe pa ni vse energije na voljo. Kot pri baterijah imajo celice nizko napetost, potrebne serijske povezave in izravnavo napetosti. Samopražnjenje je pogosto večje kot pri baterijah. Napetost se spreminja s shranjeno energijo za učinkovito shranjevanje in obnovitev energije, ki zahteva kompleksno elektronsko krmilno komutacijsko opremo. Ima najvišjo dielektrično absorpcijo vseh vrst kondenzatorjev. Zgornja temperatura uporabe je običajno 70 ° C ali manj in redko presega 85 ° C. Visoki stroški električne energije na vat. Hibridni sistem za shranjevanje
Za proizvodnjo novih strukturnih ionizatorskih modulov so razvili posebno zasnovo in vgrajeno tehnologijo energetske elektronike. Ker morajo biti njihovi moduli izdelani z uporabo novih tehnologij, jih je mogoče integrirati v karoserijo avtomobila, kot sta streha, vrata in pokrov prtljažnika. Poleg tega so bile izumljene nove tehnologije za uravnoteženje energije, ki zmanjšujejo izgube energije in sheme energetske bilance v sistemih naprav in shranjevanju energije. TudiRazvili so vrsto sorodnih tehnologij, kot so nadzor polnjenja in praznjenja, kot tudi povezava z drugimi sistemi za shranjevanje energije. Ionizatorski modul z nazivno zmogljivostjo 150F, nazivna napetost 50 V, se lahko namesti na ravne in ukrivljene površine s površino 05 kvadratnih metrov. m in 4 cm debeline. Dodatki veljajo za električna vozila in jih je mogoče vključiti v različne dele vozila in v druge primere, kjer so potrebni sistemi za shranjevanje energije.
Uporaba in obeti
V Združenih državah, Rusiji in na Kitajskem obstajajo avtobusi brez vlečnih baterij, vse delo opravljajo ionistorji. General Electric je razvil pickup s super-kondenzatorjem, ki je zamenjal baterijo, podobno se je zgodilo v nekaterih raketah, igračah in električnih orodjih. Preskusi so pokazali, da super-kondenzatorji presegajo svinčeve baterije v vetrnih turbinah, kar je bilo doseženo brez gostote energije super-kondenzatorjev, ki se približuje koncentraciji svinčevih baterij. Zdaj je očitno, da bodo ionistorji v naslednjih nekaj letih zakopali svinčeve baterije, vendar je to le del zgodovine, saj se njihovi parametri izboljšujejo hitreje kot konkurenca. Dobavitelji, kot so Elbit Systems, Graphene Energy, Nanotech Instruments in Skeleton Technologies, so trdili, da presegajo energetsko gostoto svinčeno-kislinskih baterij s svojimi super-kondenzatorji in supermegami, od katerih nekatere teoretično ustrezajo energijski gostoti litijevih ionov. Vendar pa je ionizator v električnem vozilu eden od vidikov elektronike in elektrotehnike,ki jih kljub hitri rasti trga z več milijardami ne upoštevajo mediji, vlagatelji, potencialni dobavitelji in veliko ljudi, ki živijo v stari tehnologiji. Na primer, za kopenska, vodna in zračna vozila je približno 200 proizvajalcev resnih vlečnih motorjev in 110 dobaviteljev težkih akumulatorskih baterij v primerjavi z več proizvajalci superkondenzatorjev. Na splošno na svetu ni več kot 66 velikih proizvajalcev ionizatorjev, od katerih se je večina osredotočila na lažje modele potrošniške elektronike.
Ionistor je značilen po zmožnosti hitrega polnjenja, veliko hitrejši od tradicionalne baterije, vendar ne more shraniti toliko energije kot baterija, saj ima nižjo energijsko gostoto. Povečana učinkovitost se doseže z uporabo grafenskih in ogljikovih nanocevk. V bodočem ionistu bodo pomagali, da bodo popolnoma izločili elektrokemijske baterije. Danes je nanotehnologija vir številnih inovacij, zlasti v e-mobilnosti. Grafen poveča zmogljivost ionizatorjev. Ta revolucionarni material je sestavljen iz listov, katerih debelina je lahko omejena z debelino ogljikovega atoma in katere atomska struktura je ultra-gostota. Takšne značilnosti lahko zamenjajo silicij v elektroniki. Porozni separator je nameščen med dvema elektrodama. Vendar pa razlike v mehanizmu shranjevanja in izbire materiala elektrod vodijo do različnih klasifikacij ionizatorjev z veliko zmogljivostjo:
