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        這種設計扭曲可能重塑超級電容器的未來

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        這種設計扭曲可能重塑超級電容器的未來

        發布日期:2019-05-09 作者: 點擊:

        這種設計扭曲可能重塑超級電容器的未來

        對于能夠處理可再生能源和電動汽車等新應用的電容器,需求持續升級。密封技術的創新變革可能是滿足這些可靠性需求的關鍵。

        在研究能源和儲能應用時,可以說電容器是該領域的“無名英雄”。作為無源器件,這些雙端子電氣元件在需要時存儲能量和放電 - 通常作為極其重要的“備用”電源。

        電容器比我們想象的更像是我們日常生活的一部分。例如,像鬧鐘一樣簡單的東西可以保持充電電容器,以防電源出現故障。如果電源熄滅,電容器放電,通過時鐘電路發送電流,以確保它繼續運行。

        隨著有效使用的平臺不斷發展和發展,新的電容器類型正在定期進入市場,超級電容器 - 也稱為電雙層電容器(EDLC)或超級電容器 - 現在可用于更大 - 規模使用。包括HEVE-Buses在內的電動車輛依賴于這些部件,因為它們具有比標準電容器更大的電荷存儲區域。高功率應用和可再生能源應用也利用該技術。其他示例領域包括國防,能源和航空航天領域,以及各種工業應用。

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        在美國及其他地區,對電容器和超級電容器的需求增加,在許多應用中都有許多驅動因素。諸如物聯網(IoT)和智能設備的興起等影響就是一個很好的例子。這些推動了對功能強大的輕型部件的需求,這些部件幾乎不需要維護,能夠在各種工作溫度下的惡劣環境中運行,并具有高功率密度和高可靠性。

        汽車行業是電容器和超級電容器的關鍵市場,因為大量功能可以充分利用其功能。啟動/停止功能和動力轉向使用電容器,而混合動力電動驅動器需要增加超級電容器的功率容量。隨著電動汽車的不斷發展和進入主流汽車市場,這些部件將得到更廣泛的應用。未來的技術進步甚至可能導致超級電容器取代鋰離子電池作為動力源,提供與汽油甚至柴油動力車輛相當的行駛范圍。

        鐵路行業也開始意識到超級電容器技術的全部潛力。 Urbos 3 Tram由西班牙薩拉戈薩的鐵路公司CAF制造(圖1),使用位于車廂上部的一系列超級電容器,可以回收制動能量,節省35%的電力。超級電容器可以在電車站充電而無需架空電纜,并且可以在某些??奎c之間運行而無需連接到電纜。

        1.西班牙的Urbos 3電車利用超級電容器。

        在可再生能源領域,超級電容器已經在風力渦輪機和其他應用中占據突出地位。必須定期調整渦輪葉片,以確保渦輪機在風力條件下運行在Z佳水平,并避免機械應力。為實現此目的,使用槳距控制系統在需要時進行這些調整。如果電源發生故障,超級電容器能夠接合并提供足夠的功率以將葉片間距返回到安全位置以關閉渦輪機,這對于電池電源并不總是可行的。

        超級電容器在光伏(太陽能)和波浪式應用中的能量存儲的未來也可以發揮關鍵作用。光伏和波技術都在輸出功率方面經歷波動。超級電容器可以減輕這種影響:它們通過稱為平滑的過程幫助提供更恒定的功率。

        太陽能和波浪發電應用都會產生交流電(ac)電壓,必須通過橋式整流器將其轉換為直流電(dc)。但是,如果在不使用電容器的情況下施加這種功率,則當電壓在0V和Z大電壓之間振蕩時,電源中將保留紋波。例如,如果應用于燈泡,則燈泡會閃爍。電容器通過在輸出電壓增加時不斷存儲能量并在能量減少時釋放能量來確保電源不會中斷。該過程的執行支持這些應用中專用的,昂貴的組件的更長壽命,Z終使它們作為清潔能源資源更加可行。

        鋁電解電容器面臨的挑戰

        鋁電解電容器和超級電容器有一個缺點:在使用壽命期間,它們容易因電解液干涸而經常由于不完美的端子密封而經歷。少量水分可以穿透不完美的密封,隨著時間的推移會導致氣體在電容器內積聚。

        電解質干涸導致性能水平持續惡化,并且經常通過過大或使用兩個電容器來抵消,其中在沒有這種長期問題的情況下可能足夠。電解質的緩慢和連續蒸發可導致容量損失高達20%,這在效率方面是顯著的。

        通常用于密封電容器端子的聚合物密封件是電容器結構中的薄弱環節,并且可能因破壞水分侵入和通過蒸發損失電解質而出現故障。與所有有機材料一樣,聚合物易于老化并且隨著時間的推移變脆,隨后失去氣密性。由于濕氣侵入通過密封不良發生,水分可以穿透弱化的密封,而電解質能夠蒸發,Z終導致容量和壽命的顯著損失。

        密封,氣密密封

        電解液泄漏的補救措施在于電容器蓋。通過用特殊的玻璃密封替換由有機化合物(如聚合物)制成的密封件,可以將電容器端子密封在鋁蓋中。這可以通過引腳密封保護電容器免受濕氣侵入,并消除電解液干涸的問題。由于玻璃是無機材料,玻璃密封件保持永久密封性,因為它們不會老化或長時間磨損。

        玻璃密封蓋可以定制,適用于小型和大型罐頭的廣泛應用,包括徑向型,軸向型,卡入式,超級電容器和電動雙層電容器。玻璃 - 鋁密封(GTAS?)是肖特專門為高能量密度的電容器和電池開發的新技術(圖2)。該方法基于公司在特種玻璃和玻璃 - 金屬密封方面的專業知識,可追溯到1939年。

        2.肖特的電容器GTAS技術采用密封玻璃密封,同時防止水分侵入和電解液泄漏,減少封裝體積,延長電容使用壽命。

        采用玻璃 - 鋁密封(GTAS)具有廣泛的外圍優勢。根據設計,目前市場上的GTAS可提供-40+ 150°C的耐高溫性能,為各種應用打開了大門。密封件的密封性也意味著可以設計具有更高電容的類似或更小尺寸的單元。非老化玻璃密封的可靠密封性不僅可以延長產品的保質期,還可以延長產品的使用壽命 - 即使在惡劣的環境條件下也是如此。

        GTAS可靠性和使用壽命

        鋁電解電容器的新設計,包括尖端的超級電容器,目前正在開發用于現代和新興應用??赡苄园妱悠?,大功率應用,重工業和可再生能源等。這些應用對電容器提出了新的技術要求,要求持久的高性能。這些要求是GTAS提供改進機會的地方:防漏電容器蓋可以支持小型和大型電容器設計以滿足這些要求。

        GTAS電容器蓋可以使電容器封裝體積減少20%,電容損耗減少60%,內部電阻提高50%。與有機密封對應產品相比,這種產品在各種極端溫度范圍內的運行能力,相當于產品壽命從10年到15年不等。

        本文網址:http://www.shydhbkj.com/news/394.html

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