Inovasi dalam pembangunan kapasitor: masa lalu, masa kini, dan masa depan

Industri elektronik kuasa telah meningkat dan tidak menunjukkan tanda-tanda mereda, kerana kecenderungan elektrifikasi menembusi rangkaian industri yang lebih luas dan memerlukan keperluan peranti elektronik berkuasa tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, terdapat peningkatan yang nyata dalam perlunya penyelesaian penyimpanan elektrik yang maju, yang dipicu oleh pentingnya penyimpanan yang lebih pantas, pengurusan tenaga yang cekap, dan pengoptimuman tenaga.

Sifat aplikasi elektronik industri berasaskan tenaga memainkan peranan penting dalam pembangunan penyelesaian penyimpanan elektrik, seperti kapasitor. Keberkesanan masa yang relatif dalam pengisian kapasitor telah mendorong pelaksanaannya dalam banyak peranti penyimpanan kuasa. Walau bagaimanapun, masih ada potensi peningkatan kemampuan penyimpanan elektrik kapasitor, yang pada gilirannya telah mendorong pengembangan superkapasitor - juga dikenal sebagai kapasitor ultracapacitors atau elektrokimia (EC).

Fokus pada Penyimpanan Kuasa yang Efisien Mencetuskan Kemunculan Supercapacitors

Ketika perkembangan industri mulai berputar di sekitar aliran elektrifikasi, inovasi dalam reka bentuk supercapacitors meningkat. Syarikat gergasi global, termasuk General Electric, melakukan eksperimen yang ditujukan untuk peningkatan reka bentuk dalam superkapasitor, dalam usaha memanfaatkan permintaan yang meningkat untuk supercapacitors dalam industri sebagai pembangkit elektrifikasi utama. NEC Corporation adalah antara beberapa syarikat pertama yang memperkenalkan supercapacitors secara komersial ke dunia; Syarikat Minyak Standard Ohio (SOHIO) terutama disebabkan oleh penemuan ini.

Setelah munculnya superkonduktor sebagai penyelesaian penyimpanan tenaga yang lebih cekap, populariti teknologi EC meningkat seketika. Reka bentuk supercapacitors telah maju selama beberapa generasi sejak pelancaran komersial pertama mereka. Organisasi penyelidikan dan syarikat terkemuka dalam industri elektronik tenaga masih fokus untuk melakukan inovasi di sekitar kaedah pembuatan dan bahan untuk meningkatkan lagi kecekapan kos dan prestasi superkapasitor.

Institut Penyelidikan Menemui Prosedur Pembuatan Inovatif untuk Supercapacitors

Walaupun mempunyai ciri operasi supercapacitors yang sangat baik, pengeluar masih berusaha untuk mengawal kos pembuatan yang tinggi, dan kemampuan menyimpan tenaga yang lebih rendah dari superkapasitor, berbanding dengan bateri. Juga, kebimbangan yang berkaitan dengan ketahanan apopos kapasitor telah menyekat penggunaannya dalam aplikasi industri hingga tahap tertentu. Sebagai tindak balas terhadap permasalahan ini, syarikat pembuatan supercapacitor telah banyak berinvestasi dalam penyelidikan dan pengembangan (R&D) untuk merancang versi supercapacitors yang lebih unggul.

Beberapa inovasi berasaskan penyelidikan yang membentuk pasar superkapasitor dalam lima tahun terakhir adalah,

• Pada bulan Februari 2013, para penyelidik di University of California, Los Angeles menemui kaedah fabrikasi yang inovatif dan menjimatkan kos untuk menghasilkan superkapasitor skala mikro dengan menggunakan pembakar DVD LightScribe kelas pengguna. Kapasitor mikro-super ini terdiri daripada lapisan karbon grafit satu atom tebal dan dapat dengan mudah disatukan ke dalam peranti elektronik miniatur. Dengan menggunakan lembaran graphene dua dimensi yang digabungkan dengan teknik fabrikasi baru, para penyelidik dapat mengurangkan biaya pembuatan dengan banyaknya dan memperluas ruang lingkup aplikasi untuk superkapasitor.
• Pada bulan Julai 2013, para penyelidik dari Institut Sains dan Teknologi Nasional Ulsan (UNIST) mengembangkan kaedah inovatif untuk menghasilkan massa 3-dimensi graphene nano-ball (MGB) secara besar-besaran yang boleh digunakan dalam pembuatan supercapacitors. Para penyelidik mengunjurkan bahawa sifat graphene mesopori akan meningkatkan skalabilitas, kualiti, dan kecekapan kos supercapacitors, memperluas ruang lingkup aplikasi mereka dalam kenderaan elektrik.
• Pada bulan Ogos 2014, jurutera di Monash University di Australia mengembangkan kaedah kaedah baru untuk menghasilkan graphene di dalam superkapasitor untuk meningkatkan ketumpatan tenaga mereka 10 kali lebih banyak daripada peranti komersial. Para jurutera mencipta bahan graphene makroskopik melalui proses yang serupa dengan kaedah pembuatan kertas tradisional. Di samping itu, mereka lebih jauh menegaskan bahawa dengan mengurangkan kimia berasaskan larutan - grafit oksida dalam graphene, para jurutera dapat membuka jalan baru untuk pengkomersialan graphene dan superkapasitor 10x tenaga lebih padat.
• Sekumpulan penyelidik di Korea Selatan menemui bahan alternatif yang luar biasa inovatif namun sangat sesuai untuk elektrod supercapacitor pada bulan Ogos 2014. Mereka merancang cara untuk menggunakan penapis rokok di superkapasitor, yang dapat diubah menjadi bahan berasaskan karbon berkinerja tinggi dengan kekuatan tinggi ketumpatan. Para penyelidik berjaya menggunakan penapis rokok terpakai untuk menyimpan lebih banyak tenaga elektrik daripada karbon yang tersedia secara komersial.

Fokus pada Perkembangan Bahan Supercapacitor Di mana-mana

Langkah ke arah pengembangan bahan berkinerja tinggi telah meningkatkan kemampuannya di kalangan pengeluar supercapacitor, dengan permintaan supercapacitor yang terus meningkat dalam pelbagai aplikasi industri, seperti elektronik pengguna dan kenderaan elektrik yang dapat dipakai. Walaupun graphene tetap menjadi salah satu bahan yang tepat untuk superkapasitor, aktiviti penyelidikan yang sedang berlangsung menunjukkan perubahan yang signifikan di lanskap pasar supercapacitor.

Sekumpulan ahli kimia dari Institut Van't Hoff untuk Sains Molekul Universiti Amsterdam mencipta bahan baru untuk supercapacitor semasa menjalankan eksperimen untuk projek sel bahan bakar mereka. Para penyelidik mendapati bahawa bahan superkapasitor berpori sangat murah, ringan dan tidak beracun, dan dapat digunakan dalam aplikasi komersial berpotensi superkapasitor, seperti alat pengangkutan, elektronik, dan penyimpanan tenaga.

Sekumpulan saintis lain di UC Santa Cruz dan Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL) menggunakan graphene ultrafast 3D yang dicetak untuk mengurangkan ketebalan mengikut urutan milimeter dan meningkatkan ciri prestasi supercapacitors termasuk kepadatan kuasa dan pengekalan kapasitans.

A Superkapasitor lipat dibuat daripada kertas biasa oleh jurutera dari Georgia Tech dan Universiti Korea yang boleh menyimpan lebih banyak tenaga untuk lebih lama, terutamanya dalam produk elektronik boleh pakai kerana ia adalah fleksibel. Para saintis, jurutera, dan penyelidik di seluruh dunia terutama menumpukan perhatian untuk menyeimbangkan ketumpatan daya dan ketumpatan tenaga supercapacitor untuk mengelakkan kehilangan tenaga sekaligus.

Perkembangan dan inovasi terkini dalam bahan yang digunakan dalam pembuatan supercapacitors berpusat pada mengurangkan kemungkinan pelepasan diri atau litar pintas. Pemangku kepentingan di pasar supercapacitor bertujuan untuk memanfaatkan pelbagai ciri prestasi kapasitor pseudo dan kapasitor hibrid, yang dapat mencerminkan kepadatan tenaga yang lebih tinggi daripada jenis supercapacitor lain.

Walaupun permintaan untuk kapasitor lapisan ganda elektrik tetap tinggi di pasar superkapasitor, kapasitor hibrid menyaksikan peningkatan permintaan dalam berbagai aplikasi industri.

Industri Automotif - Kawasan Potensi Pertumbuhan Utama untuk Pengilang Supercapacitor

Sektor automotif adalah kawasan berpotensi pertumbuhan tinggi untuk pengeluar peranti penyimpanan tenaga berkualiti tinggi, seperti kapasitor super, pada masa ini. Pada tahun 2013, aplikasi automotif supercapacitors menyumbang kurang daripada 1/5 ^ke bahagian hasil pasaran supercapacitors. Namun, dengan perkembangan terkini dalam industri automotif, kereta telah menjadi salah satu aplikasi superkapasitor yang paling penting.

Dengan pengeluar automotif memfokuskan diri untuk mengurangi ketergantungan pada industri minyak, dan badan pemerintah yang menerapkan peraturan lingkungan yang ketat, prospek pertumbuhan untuk kenderaan elektrik telah diramalkan menjanjikan. Ini telah menyebabkan pengeluar supercapacitor melihat peluang yang menguntungkan dalam industri automotif yang berkembang pesat.

Membangunkan superkapasitor yang sesuai untuk kenderaan elektrik atau kenderaan elektrik hibrid adalah salah satu strategi perniagaan terpenting syarikat pembuatan supercapacitor. Sebaliknya, pengeluar automotif juga berlumba-lumba untuk melancarkan kenderaan elektrik paling cekap, yang membenarkan mereka mencari sistem penyimpanan tenaga berkualiti tinggi. Ini akhirnya mencerminkan ruang lingkup inovasi yang terus berkembang dalam kapasitor super dalam industri automotif yang berkembang pesat.

Pada Februari 2019, Tesla Inc. - syarikat gergasi global dalam industri automotif dan tenaga - mengumumkan bahawa ia telah memperoleh Maxwell Technologies Inc. - sebuah syarikat teknologi bateri terkemuka - dengan harga lebih kurang US $ 218 juta. Syarikat ini bertujuan untuk memanfaatkan peluang yang menguntungkan untuk kenderaan elektrik, dan dengan pemerolehan ini, ia merancang untuk menambahkan kepakaran dalam bidang superkapasitor yang dapat mempercepat kemampuan pengisian kereta.

Pada bulan Mei 2018, Rolls-Royce - pembuat kereta mewah terkemuka di dunia - menandatangani perjanjian kolaborasi dengan Superdielectrics Ltd - syarikat permulaan teknologi yang berpusat di UK, meneroka potensi supercapacitors dan membuat penyimpanan tenaga tinggi yang canggih teknologi. Dengan kerjasama ini, Roll-Royce bertujuan untuk menggabungkan kepakarannya dalam sains material dengan polimer hidrofilik Superdielectrics untuk mengembangkan aplikasi bateri supercapacitor bertaraf dunia.

Lamborghini adalah syarikat automotif terkemuka lain yang bergabung dengan syarikat automobil yang merancang untuk memanfaatkan ciri-ciri luar biasa kapasitor selama elektrifikasi industri automotif. Ketua pegawai teknikal syarikat baru-baru ini menyatakan bahawa syarikat itu sebelum ini menggunakan supercapacitors di Lamborghini Aventador untuk bateri pemula. Pakar meramalkan bahawa pengganti Aventador mungkin menggunakan supercapacitors yang serupa.

Industri automotif yang sentiasa berkembang telah mewujudkan persekitaran persaingan yang sangat menarik untuk pengeluar supercapacitor. Usaha untuk kemajuan berterusan dalam prestasi supercapacitors kemungkinan akan mencetuskan beberapa inovasi inovatif di pasar supercapacitors pada tahun-tahun mendatang.

Peranan Supercapacitors dalam Prospek Elektronik dan Tenaga & Industri Tenaga

Industri automotif dan pengangkutan dijangka menyumbang lebih dari satu pertiga bahagian pendapatan pasar supercapacitors dalam dekade mendatang. Walaupun masa depan yang dimuliakan bagi superkapasitor dalam industri automotif zaman baru, elektronik pengguna dan industri tenaga & tenaga cenderung memegang peranan penting dalam pengembangan pasar supercapacitors.

Supercapacitors disebut sebagai tenaga kerja bagi setiap produk elektronik yang berfungsi pada bateri atau sistem penyimpanan tenaga. Pada tahun-tahun mendatang, kapasitor super cenderung menyaksikan penerimaan di mana-mana di pelbagai bidang industri. Masa depan pasar supercapacitors cenderung menyaksikan kemunculan EC yang akan memberi kekuatan pada masa depan produk boleh pakai moden dan produk elektronik pengguna. Supercapacitor suria juga merupakan hal dari masa depan, yang diharapkan memiliki potensi penjualan yang besar di lanskap sensor yang dapat dipakai, terutama pada alat kesihatan yang dapat dipakai.

Kegiatan dan perkembangan penyelidikan yang berterusan dalam industri elektronik kuasa terus mengisyaratkan supercapacitors menggantikan bateri dalam masa terdekat. Dengan meningkatnya aplikasi supercapacitors di berbagai sektor industri, seperti elektronik, tenaga & tenaga, ketenteraan & pertahanan, dan aeroangkasa, pasaran global untuk superkapasitor diharapkan dapat melampaui US $ 5.5 miliar pada tahun 2028. Kadar pertumbuhan eksponensial pasar supercapacitors adalah diharapkan dapat meningkatkan peluang yang menguntungkan bagi penyelidik, pengeluar, dan pihak berkepentingan lain di lanskap.

Aditi Yadwadkar adalah seorang penulis kajian pasaran yang berpengalaman dan telah banyak menulis mengenai industri Elektronik dan Semikonduktor. Di Future Market Insights (FMI), dia bekerja sama dengan pasukan penyelidikan Elektronik dan Semikonduktor untuk melayani keperluan pelanggan dari seluruh dunia. Wawasan ini berdasarkan laporan mengenai Supercapacitors Market oleh FMI.