Ny superkondensator lagrer ti gange så meget energi

Det perfekte genopladelige batteri kan rumme masser af energi, og så kan det oplades på få sekunder, når det endelig er løbet tør for strøm. Sådan nogle batterier findes desværre ikke, men heldigvis står afløseren til de elektrokemiske batterier klar i kulissen.

En kondensator kan hurtigt fyldes med elektrisk energi, som lige så hurtigt kan afgives igen. I modsætning til batterier kan kondensatorer altså oplades lynhurtigt, men til gengæld kan de ikke rumme nær så meget energi i et givet rumfang.

Sådan har det i hvert fald heddet sig hidtil, men nu har forskere fra Kina og USA fremstillet en mikrofiber, der består af kulstof-nanorør og kvælstof-dopet reduceret grafenoxid. Disse elektrisk ledende nanomaterialer kan pakkes på en måde, så et enkelt gram har en overflade på 396 kvadratmeter, så der er god plads til elektriske ladninger.

Læs også: Batteriets afløser kan printes med dvd-brænder

Materialet kan bruges til at fremstille en fleksibel superkondensator (også kaldet en superkapacitor) med en energitæthed på cirka 6,3 mWh pr. kubikcentimeter. Det er ifølge forskerne cirka 10 gange så meget som i de superkondensatorer, der er på markedet i dag.

Ifølge forskerne er energitætheden tæt på den, man finder i tyndfilmsbatterier baseret på lithium. De sammenligner dog med batterier baseret på en teknologi, der efterhånden er nogle år gammel, og i forhold til almindelige ufleksible lithium-ion-batterier er energitætheden stadig beskeden.

Til gengæld er effekttætheden - et mål for hastighed, hvormed kondensatoren kan afgive energi - mere end 100 gange større. Så man kan også godt regne med, at kondensatoren kan oplades mindst 100 gange hurtigere end et lithium-ion-batteri.

Læs også: Verdens mindste batteri er tyndt som et menneskehår

Efter 10.000 af- og opladninger var superkondensatorens evne til at holde på ladninger kun blevet syv procent ringere, skriver forskerne i den videnskabelige artikel i tidsskriftet Nature Nanotechnology. Så også når det angår levetid, er superkondensatorer bedre end genopladelige batterier, der sjældent holder til meget mere end 1.000 opladninger.

Fleksible mikrosuperkondensatorer kan eksempelvis give strøm til intelligent tøj med indlejrede sensorer, displays og trådløs sendere, og en kondensator i form af en mikrofiber kan ligefrem væves ind i tøjet. Forskerne demonstrerede, hvordan prototypen kunne drive en lysdiode og en ultraviolet fotodetektor.

Emner : Batterier
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det lyder jo meget godt - udsigten til at kunne lade bilen op på 10-60 sekunder betyder jo pludselig at den største hage ved elbiler er overvundet... Hvis man da kan få så meget kobber tilkoblet bilen så man kan "fylde" 100-150 kWh på batteriet på et minut.

MEN, anken er den samme som med så mange andre af disse mirakelkure til elbilens ulemper. Hvor langt er udviklingen? Hvor simpelt er det at producerer kulstofnanorør med nitrogendopet reduceret grapheneoxid i stor skala? Er det overhovedet en teknologi der kan skaleres til produktionsbehov? Og hvor stor skal batteripakken så lige være? Det er slemt nok som det er i dag med størrelsen, og hvis størrelsen kun kan konkurrerer med en allerede forældet batteriteknologi er det tvivlsomt om det bliver et brugbart alternativ til batterier.

Dette er, i mine ører, som så mange andre "landvindinger" på dette område blot en fundraiser fra et forskningsinstitut der ønsker lidt mere kapital...

  • 0
  • 0

Spændingen i en kondensator er proportional med ladningen. Det er anderledes end et lithium batteri hvor spændingen kan holdes nogenlunde konstant indtil det er næsten fladt. Det må gøre kondensatoren uegnet til rigtigt mange ting, da kun en brøkdel af ladningen kan bruges effektivt. Har man en løsning på det?

mvh

  • 0
  • 0

Spændingen i en kondensator er proportional med ladningen. Det er anderledes end et lithium batteri hvor spændingen kan holdes nogenlunde konstant indtil det er næsten fladt. Det må gøre kondensatoren uegnet til rigtigt mange ting, da kun en brøkdel af ladningen kan bruges effektivt. Har man en løsning på det?

Der findes en såre simpel løsning: en dc-dc konverter som kan konvertere en variabel dc spænding til en fast. Overordnet set er princippet at dc spændingen via et tænd/sluk kredsløb konverteres til ac som transformeres og konverteres tilbage til dc. Frekvensen er i størrelsesorden nogle hundrede kHz til nogle få MHz. Virkningsgraden op til 99%.

En anden simpel løsning er at bygge el-motoren sådan at den kan fungere over et større spændingsområde.

Energien i en kondensator er ½ C U^2 (C er kapacitet, U er spænding), deraf følger at når kondensatoren har afgivet 3/4 af sin spænding, så har den afgivet 15/16 af sin energi. Såp kan man evt. ignorere den sidste 1/16 del.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

MEN, anken er den samme som med så mange andre af disse mirakelkure til elbilens ulemper. Hvor langt er udviklingen? Hvor simpelt er det at producerer kulstofnanorør med nitrogendopet reduceret grapheneoxid i stor skala?

Mon ikke man vil se en sådan løsning i mobiltelefoner og lignende komponenter inden man fylder en helt elbil??? Og hvorfor dette angreb på elbiler? Er de overhoved nævnt som målgruppe i artiklen?

  • 0
  • 0

@Michael Rangård Jeg er enig. Super-kondensatorer også denne forberede type er ikke alternativ til batterier i en elbil pga. energi per vægt og størrelse.

Super-kondensator kunne dog bruges i en elbil til mellem-lager for bremse energi, der derefter bruges til efterfølgende acceleration. Derved stresses batteriet mindre. Det bruges endnu ikke på almindelige elbiler, sandsynligvis fordi det vil være en ekstra komponent omkostning.

Det franske firma Bolloré har arbejdet på kombination af superkondensator og elbil batteri: Batscap. Det er samme firma der laver Bluecar elbilen, men såvidt jeg ved har denne ikke Batscap.

  • 0
  • 0

6,3 mWh/cm3 er kun 6.3Wh/L og med mindre materialet vejer meget mindre end vand så ender dette produkt lavere end de eksisterende og helt ubrugelige supercaps som er omkring 7Wh/kg. Bedste off the shelf lithium er på 240Wh/kg.

Der er noget som ikke stemmer i artiklens tal. 6,3 mWh/cm3 er ca. 23 Joule/cm3.

http://www.alfatec.de/fileadmin/Downloads/...

Jeg har et par Maxwell Boostcaps liggende, 3000F/2,7V. De kan lagre ca. 55 Joule/cm3, eller godt dobbelt så meget som den nye. Og det er off the shelf komponenter, ikke teori. Hvis artiklens påstand om 10 gange så stor energitæthed skal tages for pålydende, så skulle tallet 6,3 mWh/cm3 være mindst 20 gange så stort, altså mindst 126 mWh/cm3 i stedet for 6,3 mWh/cm3.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Spændingen i en kondensator er proportional med ladningen.

Hvilket da, kombineret med dc-dc konvertere (der skal jo alligevel bruges effektelektronik af en art) har den store fordel at man præcist ved hvor meget der er tilbage.

Men bortset fra det, uagtet man taler kondensatorer eller batterier, så udestår der stadig en udfordring i forbindelse med hurtigladning, da det er enorme strømme der skal løbe - der skal vist ikke rystes meget på hænderne før det ender i en eksplosion.

  • 0
  • 0

Men bortset fra det, uagtet man taler kondensatorer eller batterier, så udestår der stadig en udfordring i forbindelse med hurtigladning, da det er enorme strømme der skal løbe - der skal vist ikke rystes meget på hænderne før det ender i en eksplosion.

Det ville også være min største bekymring i en elbil. En Maxwell Boostcap på 3000F kan afgive en spidseffekt omkring 25 kW ved kortslutning. Hvis man laver et elbil batteri af dem må en kortslutning give effekter på adskillige megawatt. Det skulle helst ikke ske ved en kollision.

Mvh. Peter

  • 0
  • 0

Fordi elbile er der vi har brug for energilager. Det er ikke et angreb på elbiler, det er et angreb på forskerer der bruger manglen på egnet lagerteknologi til at lave fremstød for deres sære afarter af forskning. Mobiltelefoner er en ligegyldighed. Med den holdbarhed et mobilbatteri har idag vil det blot være en salgsgimmick at kunne lade en mobil på 30 sekunder. I en elbil vil en superkondensator kunne være en reel mulighed for at nedbringe afhængigheden af fossile brændsler. I en mobiltelefon vil det blot tilføje lidt til gadgetværdien.

Man bliver bare træt af at høre om alle disse nye teknologier der er mange år fra at være færdige og som i mange tilfælde alligevel ikke munder ud i noget brugbart. Der går nærmest ikke en uge uden man hører om nye banebrydende teknologier, men når man så graver lidt ned i det, så er det i princippet ubrugelig teknologi der ikke kan skaleres til brugbar skala.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten