- Focus op efficiënte energieopslag leidde tot de opkomst van supercondensatoren
- Onderzoeksinstituten ontdekten innovatieve fabricageprocedures voor supercondensatoren
- De focus op materiaalontwikkelingen met supercondensatoren is alomtegenwoordig
- Auto-industrie - Belangrijk groeipotentieel gebied voor fabrikanten van supercondensatoren
- De rol van supercondensatoren in de vooruitzichten van elektronica- en energie- en energiebedrijven
De vermogenselektronica-industrie zit in een opwaartse spiraal en vertoont geen tekenen van afname, aangezien de trend van elektrificatie een breder scala van industriële domeinen doordringt en de behoefte aan hightech vermogenselektronica met zich meebrengt. In de afgelopen jaren is er een duidelijke toename geweest in de behoefte aan geavanceerde oplossingen voor elektriciteitsopslag, veroorzaakt door de essentie van snellere opslag, efficiënt energiebeheer en energieoptimalisatie.
De toepassingsgerichte aard van de vermogenselektronica-industrie heeft een belangrijke rol gespeeld bij de ontwikkeling van oplossingen voor elektriciteitsopslag, zoals condensatoren. Relatieve tijd-effectiviteit bij het opladen van condensatoren heeft geleid tot hun implementatie in een groot aantal energieopslagapparaten. Er is echter nog steeds potentieel voor verbetering van de capaciteit voor het opslaan van elektriciteit van de condensatoren, die op hun beurt de ontwikkeling van supercondensatoren hebben geleid - ook wel bekend als ultracondensatoren of elektrochemische condensatoren (EC's).
Focus op efficiënte energieopslag leidde tot de opkomst van supercondensatoren
Toen industriële ontwikkelingen begonnen te draaien rond de elektrificatietrend, namen innovaties in het ontwerp van supercondensatoren het tempo toe. Wereldwijde giganten, waaronder General Electric, voerden experimenten uit die waren gericht op ontwerpverbeteringen in supercondensatoren, in een poging om te profiteren van de groeiende vraag naar supercondensatoren in industrieën als een belangrijke motor voor elektrificatie. De NEC Corporation was een van de eerste bedrijven die supercondensatoren commercieel introduceerde; de Standard Oil Company of Ohio (SOHIO) wordt voornamelijk toegeschreven aan de uitvinding.
Na de opkomst van supergeleiders als een efficiëntere oplossing voor energieopslag, steeg de populariteit van de EC-technologie onmiddellijk. De ontwerpen van supercondensatoren zijn gedurende verschillende generaties vooruitgegaan sinds hun eerste commerciële lancering. Onderzoeksorganisaties en toonaangevende bedrijven in de vermogenselektronica-industrie richten zich nog steeds op innovatie rond de fabricagemethoden en materialen om de kostenefficiëntie en prestaties van supercondensatoren verder te verbeteren.
Onderzoeksinstituten ontdekten innovatieve fabricageprocedures voor supercondensatoren
Ondanks uitstekende operationele kenmerken van supercondensatoren, worstelen fabrikanten nog steeds met het beheersen van hoge productiekosten en lagere energieopslagcapaciteit van supercondensatoren in vergelijking met batterijen. Ook hebben duurzaamheidsgerelateerde problemen met betrekking tot supercondensatoren de acceptatie ervan in industriële toepassingen tot op zekere hoogte beperkt. Als reactie op deze zorgen hebben fabrikanten van supercondensatoren zwaar geïnvesteerd in onderzoek en ontwikkeling (R&D) om een meer superieure versie van supercondensatoren te ontwerpen.
Enkele van de op onderzoek gebaseerde innovaties die de markt voor supercondensatoren de afgelopen vijf jaar hebben gevormd, zijn:
- In februari 2013 ontdekten onderzoekers van de University of California, Los Angeles, een baanbrekende en kosteneffectieve fabricagemethode om supercondensatoren op microschaal te vervaardigen met behulp van een LightScribe dvd-brander van consumentenkwaliteit. Deze microsupercondensatoren bestaan uit een één atoom dikke laag grafietkoolstof en kunnen gemakkelijk worden geïntegreerd in geminiaturiseerde elektronische apparaten. Met het gebruik van een tweedimensionaal vel grafeen in combinatie met de nieuwe fabricagetechniek konden onderzoekers de fabricagekosten aanzienlijk verlagen en de toepassingsmogelijkheden voor supercondensatoren uitbreiden.
- In juli 2013 ontwikkelden onderzoekers van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) een innovatieve methode om massaproductie van 3-dimensionale mesoporeuze grafeen nanobol (MGB) te produceren die kan worden gebruikt bij de productie van supercondensatoren. De onderzoekers voorspelden dat de eigenschappen van mesoporeus grafeen de schaalbaarheid, kwaliteit en kostenefficiëntie van supercondensatoren zullen verbeteren, waardoor de reikwijdte van hun toepassingen in elektrische voertuigen wordt uitgebreid.
- In augustus 2014 ontwikkelden ingenieurs van de Monash University in Australië een nieuwe methode voor het produceren van grafeen in supercondensatoren om hun energiedichtheid 10 keer meer te verbeteren dan commerciële apparaten. De ingenieurs creëerden een macroscopisch grafeenmateriaal door middel van een proces dat vergelijkbaar is met de traditionele papierproductiemethode. Bovendien bevestigden ze verder dat door het verminderen van de oplossingsgebaseerde chemische stof - grafietoxide in grafeen, de ingenieurs nieuwe wegen konden openen voor commercialisering van grafeen en 10x energiedichtere supercondensatoren.
- Een groep onderzoekers in Zuid-Korea ontdekte in augustus 2014 een ongebruikelijk innovatief maar zeer geschikt alternatief materiaal voor supercondensatorelektroden. Ze bedachten een manier om sigarettenfilters te gebruiken in supercondensatoren, die kunnen worden omgezet in een hoogwaardig, op koolstof gebaseerd materiaal met een hoog vermogen dichtheden. Onderzoekers zouden met succes filters van gebruikte sigaretten kunnen gebruiken om meer elektrische energie op te slaan dan in de handel verkrijgbare koolstof.
De focus op materiaalontwikkelingen met supercondensatoren is alomtegenwoordig
De beweging naar de ontwikkeling van hoogwaardige materialen is volkomen tastbaar geworden bij de fabrikanten van supercondensatoren, met de steeds groeiende vraag naar supercondensatoren in verschillende industriële toepassingen, zoals draagbare consumentenelektronica en elektrische voertuigen. Hoewel grafeen nog steeds een van de geschikte materialen is voor supercondensatoren, verwijzen lopende onderzoeksactiviteiten naar belangrijke transformaties in het landschap van de supercondensatormarkt.
Een groep chemici van het Van't Hoff Instituut voor Moleculaire Wetenschappen van de Universiteit van Amsterdam vond een nieuw materiaal voor supercondensator uit terwijl ze de experimenten uitvoerden voor hun brandstofcelproject. De onderzoekers ontdekten dat het zeer poreuze materiaal van de supercondensator goedkoop, licht en niet giftig is en kan worden gebruikt in potentiële commerciële toepassingen van supercondensatoren, zoals transport, elektronica en energieopslagapparaten.
Een andere groep wetenschappers van UC Santa Cruz en Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) gebruikte ultrasnelle 3D-geprint grafeen om de dikte in de orde van millimeters te verminderen en de prestatiekenmerken van supercondensatoren te verbeteren, inclusief vermogensdichtheden en capaciteitsbehoud.
Een opvouwbare supercondensator is gemaakt van gewoon papier door ingenieurs van Georgia Tech en Korea University die meer energie langer zouden kunnen opslaan, vooral in draagbare elektronische producten omdat deze flexibel is. Wetenschappers, ingenieurs en onderzoekers over de hele wereld richten zich voornamelijk op het balanceren van de vermogensdichtheid en energiedichtheid van supercondensatoren om in één keer vermogensverlies te voorkomen.
Recente ontwikkelingen en innovaties in de materialen die worden gebruikt bij de fabricage van supercondensatoren zijn voornamelijk gericht op het verminderen van de mogelijkheid van zelfontlading of kortsluiting. Belanghebbenden in de markt voor supercondensatoren streven ernaar om te profiteren van verschillende prestatiekenmerken van pseudocondensatoren en hybride condensatoren, die een hogere energiedichtheid kunnen weerspiegelen dan alle andere soorten supercondensatoren.
Terwijl de vraag naar elektrische dubbellaagse condensatoren het hoogst blijft op de markt voor supercondensatoren, zijn hybride condensatoren getuige van een stijgende vraag in verschillende industriële toepassingen.
Auto-industrie - Belangrijk groeipotentieel gebied voor fabrikanten van supercondensatoren
De automobielsector is momenteel het gebied met hoge groeimogelijkheden voor fabrikanten van hoogwaardige energieopslagapparaten, zoals supercondensatoren. In 2013, automotive toepassingen van supercondensatoren goed voor minder dan 1/5 e van het marktaandeel van supercondensatoren markt inkomsten. Met de recente ontwikkelingen in de auto-industrie zijn auto's echter een van de belangrijkste toepassingen van supercondensatoren geworden.
Met autofabrikanten die zich richten op het verminderen van de afhankelijkheid van de olie-industrie en met overheidsinstanties die strikte milieuregels opleggen, zijn de groeivooruitzichten voor de elektrische voertuigen veelbelovend. Dit heeft ertoe geleid dat de fabrikanten van supercondensatoren winstgevende kansen in de snel evoluerende auto-industrie onder ogen hebben gezien.
Het ontwikkelen van supercondensatoren die geschikt zijn voor elektrische voertuigen of hybride elektrische voertuigen is een van de belangrijkste bedrijfsstrategieën van fabrikanten van supercondensatoren. Aan de andere kant zijn autofabrikanten ook in de race om de meest efficiënte elektrische voertuigen uit te rollen, wat hun jacht op hoogwaardige energieopslagsystemen rechtvaardigde. Dit weerspiegelt zich uiteindelijk in de steeds groter wordende ruimte voor innovaties in supercondensatoren in de snel evoluerende auto-industrie.
In februari 2019 kondigde Tesla Inc. - wereldwijde gigant in de auto- en energie-industrie - aan dat het Maxwell Technologies Inc. - een toonaangevend batterijtechnologiebedrijf - heeft overgenomen voor ongeveer 218 miljoen dollar. Het bedrijf wil profiteren van lucratieve kansen voor elektrische voertuigen en met deze overname is het van plan expertise toe te voegen op het gebied van supercondensatoren die het opladen van auto's kunnen versnellen.
In mei 2018 sloot Rolls-Royce - 's werelds grootste fabrikant van luxeauto's - een samenwerkingsovereenkomst met Superdielectrics Ltd - een in het VK gevestigde technologie-start-up, onderzoekt het potentieel van supercondensatoren en creëert een hypermoderne opslagruimte voor hoge energie. technologie. Met deze samenwerking wil Roll-Royce zijn expertise op het gebied van materiaalwetenschap combineren met de hydrofiele polymeren van Superdielectrics voor het ontwikkelen van supercondensatorbatterijtoepassingen van wereldklasse.
Lamborghini is een andere toonaangevende autofabrikant die zich aansluit bij de groep autobedrijven die van plan zijn de buitengewone eigenschappen van supercondensatoren te benutten tijdens de elektrificatie van de auto-industrie. De chief technical officer van het bedrijf verklaarde onlangs dat het bedrijf eerder supercondensatoren in de Lamborghini Aventador heeft gebruikt voor de startaccu. Experts voorspellen dat de opvolger van Aventador de identieke supercondensatoren zou kunnen gebruiken.
De constant evoluerende auto-industrie heeft een veel opwindende competitieve omgeving gecreëerd voor fabrikanten van supercondensatoren. De zoektocht naar constante verbeteringen in de prestaties van supercondensatoren zal de komende jaren waarschijnlijk leiden tot baanbrekende innovaties in de markt voor supercondensatoren.
De rol van supercondensatoren in de vooruitzichten van elektronica- en energie- en energiebedrijven
De auto- en transportindustrie zal naar verwachting het komende decennium meer dan een derde van het omzetaandeel van de markt voor supercondensatoren vertegenwoordigen. Ondanks de verheerlijkte toekomst voor supercondensatoren in de moderne auto-industrie, zullen consumentenelektronica en energie- en energiesectoren waarschijnlijk een leeuwendeel hebben in de ontwikkeling van de markt voor supercondensatoren.
Supercondensatoren worden aangeprezen als het werkpaard van elk elektronisch product dat werkt op batterijen of energieopslagsystemen. In de komende jaren zullen supercondensatoren waarschijnlijk getuige zijn van alomtegenwoordige acceptatie in verschillende industriële branches. De toekomst van de markt voor supercondensatoren zal waarschijnlijk getuige zijn van de opkomst van EC's die de toekomst van moderne wearables en consumentenelektronica zullen aandrijven. Zonne-supercondensatoren zijn ook iets uit de toekomst, waarvan wordt verwacht dat ze een enorm verkooppotentieel zullen hebben in het landschap van draagbare sensoren, vooral in draagbare gezondheidsapparaten.
De lopende onderzoeksactiviteiten en ontwikkelingen in de vermogenselektronica-industrie blijven erop wijzen dat supercondensatoren de batterijen in de nabije toekomst zullen vervangen. Met toenemende toepassingen van supercondensatoren in verschillende industriële sectoren, zoals elektronica, energie en energie, leger en defensie en ruimtevaart, wordt verwacht dat de wereldwijde markt voor supercondensatoren tegen 2028 meer dan $ 5,5 miljard zal bedragen. De exponentiële groei van de markt voor supercondensatoren is verwacht lucratieve kansen te vergroten voor onderzoekers, fabrikanten en andere belanghebbenden in het landschap.
Aditi Yadwadkar is een ervaren schrijver van marktonderzoek en heeft veel geschreven over de elektronica- en halfgeleiderindustrie. Bij Future Market Insights (FMI) werkt ze nauw samen met het onderzoeksteam van Electronics and Semiconductor om aan de behoeften van klanten van over de hele wereld te voldoen. Deze inzichten zijn gebaseerd op een rapport over Supercapacitors Market door FMI.