Mga pagbabago sa pag-unlad ng supercapacitor: nakaraan, kasalukuyan, at sa hinaharap

Ang industriya ng elektronika ng kuryente ay nasa isang paitaas na pag-ikot at hindi nagpapakita ng mga palatandaan ng paghupa, dahil ang takbo ng electrification ay tumagos sa isang mas malawak na hanay ng mga pang-industriya na domain at nagsasama ng kinakailangan ng high-tech na mga elektronikong aparato ng kuryente. Sa mga nagdaang taon, nagkaroon ng isang markang pagtaas sa pangangailangan para sa mga advanced na solusyon sa pag-iimbak ng kuryente, na na-trigger ng kahalagahan ng mas mabilis na pag-iimbak, mahusay na pamamahala ng kuryente, at pag-optimize ng enerhiya.

Ang likas na hinihimok ng application ng industriya ng elektronika ng kuryente ay may mahalagang papel sa pagbuo ng mga solusyon sa pag-iimbak ng kuryente, tulad ng mga capacitor. Ang kamag-anak na pagiging epektibo ng oras sa pagsingil ng mga capacitor ay nag-uudyok sa kanilang pagpapatupad sa maraming mga aparato ng imbakan ng kuryente. Gayunpaman, may potensyal pa rin para sa pagpapabuti sa kakayahan ng pag-iimbak ng elektrisidad ng mga capacitor, na siya namang humantong sa pagbuo ng supercapacitors - kilala rin bilang ultracapacitors o electrochemical capacitors (ECs).

Tumutok sa Mahusay na Pag-iimbak ng Lakas na Nag-trigger sa Pag-usbong ng mga Supercapacitor

Habang nagsimula ang pag-ikot ng industriya sa pag-ikot sa trend ng electrification, ang bilis ng mga makabagong ideya sa mga disenyo ng supercapacitors. Ang mga pandaigdigang higante, kabilang ang General Electric, ay nagsagawa ng mga eksperimento na nakatuon sa pagpapabuti ng disenyo sa mga supercapacitor, sa isang bid na mapakinabangan ang lumalaking pangangailangan para sa mga supercapacitor sa mga industriya bilang isang pangunahing tagapagbigay ng electrification. Ang NEC Corporation ay kabilang sa mga unang ilang kumpanya na komersyal na nagpakilala ng mga supercapacitor sa mundo; ang Standard Oil Company ng Ohio (SOHIO) ay pangunahing naiugnay para sa pag-imbento.

I-post ang paglitaw ng mga superconductors bilang isang mas mahusay na solusyon sa pag-iimbak ng enerhiya, ang katanyagan ng teknolohiyang EC ay sumikat kaagad. Ang mga disenyo ng supercapacitors ay sumulong sa maraming henerasyon mula pa noong kanilang unang paglunsad sa komersyo. Ang mga organisasyon ng pananaliksik at nangungunang mga kumpanya sa industriya ng elektronika ng kuryente ay nakatuon pa rin sa pagbabago sa paligid ng mga pamamaraan at materyales sa pagmamanupaktura upang higit na mapabuti ang kahusayan sa gastos at pagganap ng mga supercapacitor.

Natuklasan ng Mga Instituto ng Pananaliksik ang Makabagong Pamamaraan sa Paggawa para sa mga Supercapacitor

Sa kabila ng mahusay na mga katangian ng pagpapatakbo ng mga supercapacitor, ang mga tagagawa ay nakikipaglaban pa rin upang makontrol ang mataas na mga gastos sa pagmamanupaktura, at babaan ang kakayahan ng pag-iimbak ng enerhiya ng mga supercapacitor, kumpara sa mga baterya. Gayundin, ang mga alalahanin na nauugnay sa tibay na apropos ng supercapacitors ay pinaghihigpitan ang pag-aampon nito sa mga pang-industriya na aplikasyon sa isang tiyak na lawak. Bilang tugon sa mga alalahaning ito, ang mga kumpanya ng pagmamanupaktura ng supercapacitor ay namumuhunan nang malaki sa pananaliksik at pag-unlad (R&D) upang mag-disenyo ng isang mas nakahihigit na bersyon ng mga supercapacitor.

Ang ilan sa mga makabagong ideya na batay sa pananaliksik na humubog sa merkado ng supercapacitor sa huling limang taon ay,

• Noong Pebrero 2013, natuklasan ng mga mananaliksik sa University of California, Los Angeles ang isang groundbreaking at mahusay na gastos na paraan ng paggawa upang makagawa ng mga micro-scale supercapacitor sa pamamagitan ng paggamit ng burner ng LightScribe DVD na grade ng consumer. Ang mga micro-supercapacitor na ito ay binubuo ng isang isang atom-makapal na layer ng grapikong carbon at madaling maisama sa mga miniaturized na elektronikong aparato. Gamit ang paggamit ng isang dalawang-dimensional na sheet ng graphene na kasama ng bagong pamamaraan ng katha, maaaring mabawasan ng mga mananaliksik ang mga gastos sa pagmamanupaktura sa isang malawak na lawak at pagpapalawak ng saklaw ng mga aplikasyon para sa mga supercapacitor.
• Noong Hulyo 2013, ang mga mananaliksik mula sa Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) ay bumuo ng isang makabagong pamamaraan upang makagawa ng masa ng 3-dimensional mesoporous graphene nano-ball (MGB) na maaaring magamit sa paggawa ng mga supercapacitor. Inaasahan ng mga mananaliksik na ang mga katangian ng mesoporous graphene ay magpapabuti sa kakayahang sumukat, kalidad, at kahusayan sa gastos ng mga supercapacitor, na nagpapalawak ng saklaw ng kanilang mga aplikasyon sa mga de-koryenteng sasakyan.
• Noong Agosto 2014, ang mga inhinyero sa Monash University sa Australia ay bumuo ng isang nobelang pamamaraan ng pamamaraan ng paggawa ng graphene sa loob ng mga supercapacitor upang mapagbuti ang kanilang density ng enerhiya na 10 beses na higit sa mga komersyal na aparato. Ang mga inhinyero ay lumikha ng isang macroscopic graphene material sa pamamagitan ng isang proseso na katulad ng tradisyonal na pamamaraan ng paggawa ng papel. Bilang karagdagan, karagdagang pinatunayan nila na sa pamamagitan ng pagbawas ng solusyon na batay sa solusyon sa kemikal - graphite oxide sa graphene, ang mga inhinyero ay maaaring magbukas ng mga bagong landas para sa gawing pangkalakalan ng graphene at 10x na mas makapal na supercapacitor.
• Ang isang pangkat ng mga mananaliksik sa South Korea ay natuklasan ang isang hindi pangkaraniwang makabago ngunit lubos na angkop na kahaliling materyal para sa mga supercapacitor electrode noong Agosto 2014. Gumawa sila ng isang paraan upang magamit ang mga filter ng sigarilyo sa mga supercapacitor, na maaaring mabago sa isang mahusay na gumaganap na materyal na batay sa carbon na may mataas na lakas mga siksik. Matagumpay na nagamit ng mga mananaliksik ang mga filter na ginamit na sigarilyo upang mag-imbak ng mas maraming enerhiya sa kuryente kaysa sa magagamit na komersyal na carbon.

Ang Pokus sa Mga Pagpapaunlad ng Materyal na Supercapacitor ay nasa lahat ng dako

Ang paglipat patungo sa pagpapaunlad ng mga materyales na may mahusay na pagganap ay nakakuha ng lubos na kakayahang mabatid sa mga tagagawa ng supercapacitor, na may lumalaking pangangailangan para sa mga supercapacitor sa iba`t ibang mga pang-industriya na aplikasyon, tulad ng mga naisusuot na consumer electronics at electric sasakyan. Kahit na ang graphene ay nananatiling isa sa mga apt na materyales para sa supercapacitors, ang patuloy na mga aktibidad sa pananaliksik ay tumutukoy sa mga makabuluhang pagbabago sa tanawin ng supercapacitor market.

Ang isang pangkat ng mga chemist mula sa University of Amsterdam's Van't Hoff Institute for Molecular Science ay nag-imbento ng isang bagong materyal para sa supercapacitor habang isinasagawa ang mga eksperimento para sa kanilang proyekto sa fuel cells. Napag-alaman ng mga mananaliksik na ang sobrang-porous na supercapacitor na materyal ay mababa ang gastos, ilaw, at hindi nakakalason, at maaaring magamit sa mga potensyal na komersyal na aplikasyon ng mga supercapacitor, tulad ng mga aparato sa transportasyon, electronics, at enerhiya.

Ang isa pang pangkat ng mga siyentista sa UC Santa Cruz at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) ay gumamit ng ultrafast 3D-naka-print na graphene upang mabawasan ang mga kapal ng pagkakasunud-sunod ng millimeter at pagbutihin ang mga katangian ng pagganap ng mga supercapacitor kabilang ang mga density ng lakas at pagpapanatili ng capacitance.

Ang isang natitiklop na supercapacitor ay gawa sa ordinaryong papel ng mga inhinyero mula sa Georgia Tech at Korea University na maaaring mag-imbak ng mas maraming enerhiya nang mas matagal, lalo na sa mga naisusuot na elektronikong produkto dahil nababaluktot ito. Ang mga siyentista, inhinyero, at mananaliksik sa buong mundo ay pangunahing nakatuon sa pagbabalanse ng density ng lakas at lakas ng enerhiya ng mga supercapacitor upang maiwasan ang pagkawala ng lakas nang sabay-sabay.

Ang mga kamakailang pag-unlad at pagbabago sa mga materyales na ginamit sa pagmamanupaktura ng supercapacitors pangunahin na nababago ang posibilidad ng paglabas ng sarili o maikling circuit. Ang mga stakeholder sa merkado ng supercapacitor ay naglalayon na makamit ang malaki sa iba't ibang mga katangian sa pagganap ng mga pseudo-capacitor at hybrid capacitors, na maaaring sumalamin sa mas mataas na density ng enerhiya kaysa sa anumang iba pang mga uri ng supercapacitors.

Habang ang pangangailangan para sa mga de-koryenteng dobleng layer ng mga capacitor ay mananatiling pinakamataas sa buong supercapacitors market, ang mga hybrid capacitor ay nasasaksihan ang isang pagtaas ng demand sa iba`t ibang mga pang-industriya na aplikasyon.

Industriya ng Sasakyan - Pangunahing Lugar ng Potensyal na Paglago para sa Mga Tagagawa ng Supercapacitor

Ang sektor ng automotive ay ang potensyal na lugar na may mataas na paglaki para sa mga tagagawa ng de-kalidad na mga aparato sa pag-iimbak ng enerhiya, tulad ng supercapacitors, sa kasalukuyan. Noong 2013, ang mga awtomatikong aplikasyon ng supercapacitors ay umabot ng mas mababa sa 1/5 ^ika ng bahagi ng kita ng merkado ng supercapacitors. Gayunpaman, sa mga kamakailang pag-unlad sa industriya ng automotive, ang mga sasakyan ay naging isa sa pinakamahalagang aplikasyon ng supercapacitors.

Sa mga tagagawa ng automotive na nakatuon sa pagbawas ng pagtitiwala sa industriya ng langis, at mga namamahala na katawan na nagpapataw ng mahigpit na mga regulasyon sa kapaligiran, ang mga prospect ng paglago para sa mga de-koryenteng sasakyan ay naunang nangako. Pinangunahan nito ang mga tagagawa ng supercapacitor na tingnan ang mga nakikitang oportunidad sa mabilis na umuusbong na industriya ng sasakyan.

Ang pagbuo ng mga supercapacitor na angkop para sa mga de- koryenteng sasakyan o hybrid na de-kuryenteng sasakyan ay isa sa pinakamahalagang diskarte sa negosyo ng mga kumpanya ng pagmamanupaktura ng supercapacitor. Sa kabilang banda, ang mga tagagawa ng automotive ay nasa karera din upang ilabas ang pinaka mahusay na mga de-koryenteng sasakyan, na binigyang-katarungan ang kanilang pangangaso para sa mga de-kalidad na sistema ng pag-iimbak ng enerhiya. Sa huli ito ay sumasalamin sa patuloy na lumalawak na saklaw para sa mga makabagong ideya sa supercapacitors sa mabilis na umuusbong na industriya ng automotive.

Noong Pebrero 2019, ang Tesla Inc. - pandaigdigan na higante sa mga industriya ng automotive at enerhiya - ay inihayag na nakuha nito ang Maxwell Technologies Inc. - isang nangungunang kumpanya ng teknolohiya ng baterya - na humigit-kumulang na US $ 218 milyon. Nilalayon ng kumpanya na mapakinabangan sa kapaki-pakinabang na mga pagkakataon para sa mga de-koryenteng sasakyan, at sa acquisition na ito, plano nitong magdagdag ng kadalubhasaan sa larangan ng supercapacitors na maaaring mapabilis ang mga kakayahan sa pagsingil ng kotse.

Noong Mayo 2018, ang Rolls-Royce - ang nangungunang luho ng gumagawa ng kotse sa buong mundo - ay pumasok sa isang kasunduan sa pakikipagtulungan kasama ang Superdielectrics Ltd - isang pagsisimula ng teknolohiya na nakabase sa UK, tuklasin ang potensyal ng mga supercapacitor at lumikha ng isang state-of-the-art na may mataas na enerhiya na imbakan teknolohiya. Sa pakikipagsosyo na ito, nilalayon ng Roll-Royce na pagsamahin ang kadalubhasaan nito sa materyal na agham sa mga hydrdixilic polymer ng Superdielectrics para sa pagbuo ng mga aplikasyon ng baterya ng supercapacitor na pang-mundo.

Ang Lamborghini ay isa pang nangungunang automaker na sumali sa pakete ng mga kumpanya ng sasakyan na nagpaplano na makamit ang mga pambihirang katangian ng supercapacitors sa panahon ng pagkuryente ng industriya ng automotive. Kamakailan ay idineklara ng punong teknikal na opisyal ng kumpanya na ang kumpanya ay dati nang gumamit ng mga supercapacitor sa Lamborghini Aventador para sa starter na baterya. Hinulaan ng mga eksperto na ang kahalili ni Aventador ay maaaring gumamit ng magkaparehong mga supercapacitor.

Ang patuloy na umuusbong na industriya ng sasakyan ay lumikha ng isang nakagaganyak na kapaligiran sa kompetisyon para sa mga tagagawa ng supercapacitor. Ang pakikipagsapalaran para sa patuloy na pag-unlad sa pagganap ng supercapacitors ay malamang na mag-uudyok ng ilang mga makabagong ideya sa ground market sa supercapacitors sa mga darating na taon.

Tungkulin ng Supercapacitors sa Prospect ng Electronics at Energy & Power Industries

Inaasahan ang account ng automotive at transportasyon na account para sa higit sa isang third ng bahagi ng kita ng merkado ng supercapacitors sa darating na dekada. Sa kabila ng maluwalhating hinaharap para sa mga supercapacitor sa bagong-edad na industriya ng automotive, ang mga consumer electronics at enerhiya at lakas na industriya ay malamang na magkaroon ng bahagi ng leon sa pag-unlad ng merkado ng supercapacitors.

Ang mga supercapacitor ay binabanggit bilang workhorse ng anumang elektronikong produkto na gumagana sa mga baterya o system ng pag-iimbak ng enerhiya. Sa mga darating na taon, ang mga supercapacitor ay malamang na saksihan ang lahat ng dako ng pagtanggap sa iba't ibang mga patayong industriya. Ang hinaharap ng merkado ng supercapacitors ay malamang na masaksihan ang paglitaw ng mga EC na magpapagana sa hinaharap ng mga modernong naisusuot at mga produktong elektronikong mamimili. Ang mga solar supercapacitor ay isang bagay din mula sa hinaharap, na inaasahang magkaroon ng isang malaking potensyal sa pagbebenta sa naisusuot na tanawin ng mga sensor, lalo na sa mga naisusuot na aparatong pangkalusugan.

Ang patuloy na mga aktibidad sa pagsasaliksik at pagpapaunlad sa industriya ng elektronika ng kuryente ay patuloy na nagpapahiwatig sa mga supercapacitor na pinapalitan ang mga baterya sa malapit na hinaharap. Sa pagdaragdag ng mga aplikasyon ng supercapacitors sa iba`t ibang mga sektor ng industriya, tulad ng electronics, enerhiya at lakas, militar at depensa, at aerospace, ang pandaigdigang merkado para sa mga supercapacitor ay inaasahang malalampasan ang US $ 5.5 bilyon noong 2028. Ang exponential na rate ng paglago ng merkado ng supercapacitors ay inaasahan na palakasin ang kapaki-pakinabang na mga pagkakataon para sa mga mananaliksik, tagagawa, at iba pang mga stakeholder sa tanawin.

Si Aditi Yadwadkar ay isang bihasang manunulat ng pagsasaliksik sa merkado at malawakan na nakasulat sa industriya ng Elektronika at Semiconductor. Sa Future Market Insights (FMI), nakikipagtulungan siya sa koponan ng pagsasaliksik ng Electronics at Semiconductor upang maihatid ang mga pangangailangan ng mga kliyente mula sa buong mundo. Ang mga pananaw na ito ay batay sa isang ulat sa Supercapacitors Market ng FMI.