추상적인
GMCC는 60138 표준 사이즈에서 10Wh/kg 이상의 높은 에너지 밀도를 자랑하는 혁신적인 5000F 울트라커패시터를 개발하는 데 성공했습니다. 이 제품은 높은 전력 밀도, 거의 즉각적인 충방전, 뛰어난 신뢰성, 극한 온도 내성, 그리고 100만 회 이상의 충방전 수명을 동시에 제공합니다. GMCC 5000F 셀은 전력망의 관성 지원 및 1차 주파수 변조 능력을 크게 향상시키고, 네트워크 내 장비의 성능을 개선할 수 있습니다. 또한, GMCC 5000F 셀은 자동차 및 기타 전력 애플리케이션에서 저온 시동, 전력 지원, 에너지 회수, 유선 제어 저전압 전원 공급 등의 보조 용도에 적합합니다.
소개
울트라커패시터초고용량 커패시터는 단시간에 높은 전류를 공급하는 매우 신뢰할 수 있는 전원으로서 최근 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 전 세계적으로 전기화가 가속화됨에 따라 에너지 저장 장치의 에너지 및 전력 밀도, 품질, 안전성을 향상시키고 비용을 절감하기 위한 노력이 활발히 진행되고 있습니다. 초고용량 커패시터는 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS), 혁신적인 서스펜션 및 안티롤 바 시스템, 첨단 비상 제동 시스템(AEBS) 등과 같은 자동차 애플리케이션에 사용되는 에너지 저장 시스템으로 점차 널리 활용되고 있습니다. 가까운 미래에 태양광 및 풍력과 같은 청정에너지의 대규모 전력망 연계가 확대됨에 따라 초고용량 커패시터는 전력망 주파수 변조와 같은 새로운 전력 시스템의 발전을 가속화할 것으로 기대됩니다.
그림 1. GMCC 2.7V 5000F EDLC 셀
5000F 울트라커패시터 기술
현재 슈퍼커패시터 산업에서 생산되는 전지의 최대 용량은 3000F에 불과하며, 양극과 음극에 사용되는 활성탄의 비표면적이 효율적으로 활용되지 못해 현재 유효 이용률은 약 10%에 그치고 있습니다. 초고용량 커패시터의 에너지 밀도 한계를 극복하기 위해서는 소재 구조, 고체-액체 계면, 전기화학 시스템 등 여러 측면에서 근본적인 혁신과 개선이 필요합니다.
GMCC는 분자/이온 규모, 소재의 미세 및 나노 구조 규모, 소재의 미세 고체-액체 계면 규모, 소재 입자 규모, 고용량 전기화학 시스템 개발, 셀 구조 설계 등을 아우르는 다차원적이고 포괄적인 기술 최적화를 수행했습니다. 첫째, 탄소 소재의 기공 구조와 표면 특성을 심층적으로 분석 및 최적화하여, 미세 기공, 중간 기공, 거대 기공이 서로 막힘없이 연결된 계층적 다공성 구조를 갖도록 특수 설계된 탄소 소재를 개발했습니다. 둘째, 이온 크기, 이온 활성도, 용매화 효과, 전해질 점도 등의 주요 지표를 종합적으로 고려했습니다. 소재/전해질 고체-액체 계면의 적합성 연구를 바탕으로 활성탄의 비표면적을 최대한 활용하여 표면 흡착 전하량과 흡착 능력을 크게 향상시켰습니다. 셋째, 특수 분리막은 복합 섬유 소재로 제작되어 높은 강도, 높은 다공성, 높은 액체 흡수 능력을 갖습니다. 이후, 무공해 건식 전극 공정을 채택하여 전극의 압축 밀도를 크게 향상시켰습니다. 동시에, 이를 통해 셀의 진동 저항성과 수명 성능이 향상되었으며, 접착 섬유화 공정은 재료 입자 표면에 부착되어 감겨 "케이지" 구조를 형성함으로써 전해질 흡착과 이온 전달을 용이하게 합니다. 마지막으로, GMCC는 모든 탭과 레이저 용접 기술을 적용하여 낮은 옴 접촉 저항과 우수한 진동 저항성을 갖춘 견고한 금속 접합 구조의 셀을 제작했으며, 이는 자동차 등급 AECQ200 표준의 요구 사항을 충족합니다.
| 전기 사양 | |
| T유형 | C60W-2R7-5000 |
| 정격 전압다섯R | 2.7V |
| 서지 전압VS1 | 2.85V |
| 정격 용량 C2 | 5000 화씨 |
| 정전 용량 허용 오차3 | -0%/+20% |
| ESR2 | ≤0.25mΩ |
| 누설 전류나L4 | <9 mA |
| 자가퇴원율 5 | 20% 미만 |
| 최대 정전류 IMCC(ΔT = 15°C)6 | 136A |
| 최대 전류I맥스7 | 3.0kA |
| 단락 전류나S8 | 10.8kA |
| 저장됨 에너지이자형9 | 5.1 휘발유 |
| 에너지 밀도이자형d 10 | 9.9 Wh/kg |
| 사용 가능한 전력 밀도Pd11 | 6.8kW/kg |
| 임피던스 일치 전력P디맥스12 | 14.2kW/kg |
표 1. GMCC 2.7V 5000F EDLC 셀 기본 전기 사양
정격 전압을 가진 울트라커패시터를 명시하려면 셀이 특정 조건을 충족해야 합니다. 지난 몇 년 동안 업계에서는 이러한 기준이 확립되었습니다. 최대 작동 온도(대부분의 울트라커패시터는 65°C)와 정격 전압에서 셀은 정해진 수명 동안 정해진 수명 종료 기준을 충족해야 합니다. 대부분의 울트라커패시터 제조업체는 수명을 1500시간으로 설정하고 있으며, 수명 종료 기준은 공칭 용량 손실이 20% 미만이고 ESR 값이 지정된 값의 100% 이하로 증가하는 것입니다. 그림 2는 GMCC 5000F 울트라커패시터가 이러한 조건을 충족함을 보여줍니다.
그림 2. 65°C의 온도와 2.7V의 전압에서 유지된 GMCC 5000F 울트라커패시터의 정전용량(왼쪽 곡선) 및 ESR(오른쪽 곡선) 변화.
미래
목표 지향적이고 집중적인 연구 개발 활동을 통해 셀 성능, 특히 셀 전압을 더욱 향상시킬 수 있을 것으로 확신합니다. 현재 실험실 결과에 따르면, 가까운 미래에 차세대 셀 전압 수준이 달성될 것으로 예상됩니다. 이를 통해 GMCC 울트라커패시터의 에너지 및 전력 밀도를 높여 더욱 작고 강력한 에너지 저장 솔루션에 대한 추세에 발맞춰 나갈 수 있을 것입니다.
게시 시간: 2023년 10월 9일