- Der Fokus auf effiziente Energiespeicherung löste die Entstehung von Superkondensatoren aus
- Forschungsinstitute entdeckten innovative Herstellungsverfahren für Superkondensatoren
- Der Fokus auf Superkondensator-Materialentwicklungen allgegenwärtig
- Automobilindustrie - Schlüsselbereich mit Wachstumspotenzial für Hersteller von Superkondensatoren
- Rolle von Superkondensatoren in der Perspektive der Elektronik- und Energie- und Energieindustrie
Die Leistungselektronikindustrie befindet sich in einer Aufwärtsspirale und zeigt keine Anzeichen eines Nachlassens, da der Trend der Elektrifizierung ein breiteres Spektrum von Industriebereichen durchdringt und die Anforderungen an hochtechnologische Leistungselektronikgeräte mit sich bringt. In den letzten Jahren hat der Bedarf an fortschrittlichen Stromspeicherlösungen deutlich zugenommen, was auf die Notwendigkeit einer schnelleren Speicherung, eines effizienten Energiemanagements und einer Energieoptimierung zurückzuführen ist.
Der anwendungsorientierte Charakter der Leistungselektronikindustrie hat eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Stromspeicherlösungen wie Kondensatoren gespielt. Die relative Zeitwirksamkeit beim Laden von Kondensatoren hat zu deren Implementierung in einer Vielzahl von Energiespeichern geführt. Es besteht jedoch noch Potenzial für eine Verbesserung der Stromspeicherfähigkeit der Kondensatoren, was wiederum zur Entwicklung von Superkondensatoren geführt hat - auch als Ultrakondensatoren oder elektrochemische Kondensatoren (ECs) bekannt.
Der Fokus auf effiziente Energiespeicherung löste die Entstehung von Superkondensatoren aus
Als sich die industriellen Entwicklungen um den Elektrifizierungstrend drehten, nahmen Innovationen bei der Konstruktion von Superkondensatoren Fahrt auf. Globale Giganten, darunter General Electric, führten Experimente zur Designverbesserung von Superkondensatoren durch, um die wachsende Nachfrage nach Superkondensatoren in der Industrie als Schlüsselelement für die Elektrifizierung zu nutzen. Die NEC Corporation gehörte zu den ersten Unternehmen, die Superkondensatoren weltweit auf den Markt brachten. Die Erfindung wird hauptsächlich der Standard Oil Company aus Ohio (SOHIO) zugeschrieben.
Nach dem Aufkommen von Supraleitern als effizientere Energiespeicherlösung stieg die Popularität der EC-Technologie sofort an. Das Design von Superkondensatoren hat sich seit ihrer ersten kommerziellen Einführung über mehrere Generationen hinweg weiterentwickelt. Forschungseinrichtungen und führende Unternehmen der Leistungselektronikbranche konzentrieren sich weiterhin auf Innovationen bei den Herstellungsmethoden und -materialien, um die Kosteneffizienz und Leistung von Superkondensatoren weiter zu verbessern.
Forschungsinstitute entdeckten innovative Herstellungsverfahren für Superkondensatoren
Trotz der hervorragenden Betriebseigenschaften von Superkondensatoren haben die Hersteller immer noch Schwierigkeiten, die hohen Herstellungskosten und die geringere Energiespeicherfähigkeit von Superkondensatoren im Vergleich zu Batterien zu kontrollieren. Auch die Bedenken hinsichtlich der Haltbarkeit von Superkondensatoren haben die Anwendung in industriellen Anwendungen in gewissem Maße eingeschränkt. Als Reaktion auf diese Bedenken haben Unternehmen, die Superkondensatoren herstellen, stark in Forschung und Entwicklung (F & E) investiert, um eine überlegenere Version von Superkondensatoren zu entwickeln.
Einige der forschungsbasierten Innovationen, die den Superkondensatormarkt in den letzten fünf Jahren geprägt haben, sind:
- Im Februar 2013 entdeckten Forscher der University of California in Los Angeles eine bahnbrechende und kostengünstige Herstellungsmethode zur Herstellung von Superkondensatoren im Mikromaßstab unter Verwendung eines LightScribe-DVD-Brenners für Endverbraucher. Diese Mikrosuperkondensatoren bestehen aus einer ein Atom dicken Schicht aus graphitischem Kohlenstoff und können problemlos in miniaturisierte elektronische Geräte integriert werden. Durch die Verwendung einer zweidimensionalen Graphenschicht in Kombination mit der neuen Herstellungstechnik könnten die Forscher die Herstellungskosten erheblich senken und den Anwendungsbereich für Superkondensatoren erweitern.
- Im Juli 2013 entwickelten Forscher des Nationalen Instituts für Wissenschaft und Technologie (UNIST) in Ulsan eine innovative Methode zur Massenproduktion von dreidimensionalen mesoporösen Graphen-Nanokugeln (MGB), die zur Herstellung von Superkondensatoren verwendet werden können. Die Forscher prognostizierten, dass die Eigenschaften von mesoporösem Graphen die Skalierbarkeit, Qualität und Kosteneffizienz von Superkondensatoren verbessern und den Anwendungsbereich in Elektrofahrzeugen erweitern werden.
- Im August 2014 entwickelten Ingenieure der Monash University in Australien eine neuartige Methode zur Herstellung des Graphens in Superkondensatoren, um ihre Energiedichte zehnmal stärker zu verbessern als bei kommerziellen Geräten. Die Ingenieure erstellten ein makroskopisches Graphenmaterial nach einem Verfahren, das der herkömmlichen Papierherstellungsmethode ähnelt. Darüber hinaus bekräftigten sie, dass die Ingenieure durch die Reduzierung des lösungsbasierten chemischen Graphitoxids in Graphen neue Wege für die Kommerzialisierung von Graphen und 10x energiedichteren Superkondensatoren eröffnen könnten.
- Eine Gruppe von Forschern in Südkorea entdeckte im August 2014 ein ungewöhnlich innovatives und dennoch sehr geeignetes alternatives Material für Superkondensatorelektroden. Sie entwickelten eine Möglichkeit, Zigarettenfilter in Superkondensatoren zu verwenden, die in ein leistungsstarkes Material auf Kohlenstoffbasis mit hoher Leistung umgewandelt werden können Dichten. Forscher konnten gebrauchte Zigarettenfilter erfolgreich einsetzen, um mehr elektrische Energie als im Handel erhältlicher Kohlenstoff zu speichern.
Der Fokus auf Superkondensator-Materialentwicklungen allgegenwärtig
Der Schritt in Richtung der Entwicklung von Hochleistungswerkstoffen ist bei den Superkondensatorherstellern äußerst spürbar geworden, da die Nachfrage nach Superkondensatoren in verschiedenen industriellen Anwendungen wie tragbarer Unterhaltungselektronik und Elektrofahrzeugen stetig wächst. Obwohl Graphen nach wie vor eines der geeigneten Materialien für Superkondensatoren ist, weisen die laufenden Forschungsaktivitäten auf signifikante Veränderungen in der Landschaft des Superkondensatormarktes hin.
Eine Gruppe von Chemikern des Van't Hoff-Instituts für Molekularwissenschaften der Universität Amsterdam erfand ein neues Material für Superkondensatoren, während sie die Experimente für ihr Brennstoffzellenprojekt durchführten. Die Forscher fanden heraus, dass das hochporöse Superkondensatormaterial kostengünstig, leicht und ungiftig ist und in potenziellen kommerziellen Anwendungen von Superkondensatoren wie Transport-, Elektronik- und Energiespeichervorrichtungen verwendet werden kann.
Eine andere Gruppe von Wissenschaftlern an der UC Santa Cruz und am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) verwendete ultraschnelles 3D-gedrucktes Graphen, um Dicken in der Größenordnung von Millimetern zu reduzieren und die Leistungseigenschaften von Superkondensatoren einschließlich Leistungsdichten und Kapazitätserhaltung zu verbessern.
Ein faltbarer Superkondensator wurde von Ingenieuren der Georgia Tech und der Korea University aus gewöhnlichem Papier hergestellt, der länger mehr Energie speichern konnte, insbesondere in tragbaren elektronischen Produkten, da er flexibel ist. Wissenschaftler, Ingenieure und Forscher auf der ganzen Welt konzentrieren sich hauptsächlich darauf, die Leistungsdichte und Energiedichte von Superkondensatoren auszugleichen, um einen sofortigen Stromausfall zu vermeiden.
Jüngste Entwicklungen und Innovationen bei den bei der Herstellung von Superkondensatoren verwendeten Materialien konzentrieren sich hauptsächlich auf die Verringerung der Möglichkeit einer Selbstentladung oder eines Kurzschlusses. Die Interessengruppen auf dem Superkondensatormarkt wollen verschiedene Leistungsmerkmale von Pseudokondensatoren und Hybridkondensatoren nutzen, die eine höhere Energiedichte als alle anderen Superkondensatortypen widerspiegeln können.
Während die Nachfrage nach elektrischen Doppelschichtkondensatoren auf dem Markt für Superkondensatoren nach wie vor am höchsten ist, verzeichnen Hybridkondensatoren in verschiedenen industriellen Anwendungen einen Anstieg der Nachfrage.
Automobilindustrie - Schlüsselbereich mit Wachstumspotenzial für Hersteller von Superkondensatoren
Der Automobilsektor ist derzeit das wachstumsstarke Gebiet für Hersteller hochwertiger Energiespeicher wie Superkondensatoren. Im Jahr 2013 Automobilanwendungen von Super entfielen weniger als 1/5 th des Umsatzanteils des Supermarktes. Mit den jüngsten Entwicklungen in der Automobilindustrie sind Automobile jedoch zu einer der wichtigsten Anwendungen von Superkondensatoren geworden.
Da sich die Automobilhersteller darauf konzentrieren, die Abhängigkeit von der Ölindustrie zu verringern, und die Leitungsgremien strenge Umweltvorschriften erlassen, sind die Wachstumsaussichten für Elektrofahrzeuge vielversprechend. Dies hat die Superkondensatorhersteller dazu veranlasst, profitable Möglichkeiten in der sich schnell entwickelnden Automobilindustrie zu prüfen.
Die Entwicklung von Superkondensatoren für Elektrofahrzeuge oder Hybrid-Elektrofahrzeuge ist eine der wichtigsten Geschäftsstrategien von Superkondensatorherstellern. Andererseits sind die Automobilhersteller auch im Wettlauf um die Einführung effizientester Elektrofahrzeuge, was ihre Suche nach hochwertigen Energiespeichersystemen rechtfertigte. Dies spiegelt sich letztendlich in dem ständig wachsenden Spielraum für Innovationen bei Superkondensatoren in der sich schnell entwickelnden Automobilindustrie wider.
Im Februar 2019 gab Tesla Inc. - ein globaler Riese in der Automobil- und Energiebranche - bekannt, dass Maxwell Technologies Inc. - ein führendes Unternehmen für Batterietechnologie - für rund 218 Millionen US-Dollar übernommen wurde. Das Unternehmen möchte die lukrativen Möglichkeiten für Elektrofahrzeuge nutzen und mit dieser Akquisition das Know-how auf dem Gebiet der Superkondensatoren erweitern, die die Ladefähigkeit von Autos beschleunigen könnten.
Im Mai 2018 schloss Rolls-Royce - der weltweit führende Luxusautohersteller - eine Kooperationsvereinbarung mit Superdielectrics Ltd, einem in Großbritannien ansässigen Technologie-Start-up, um das Potenzial von Superkondensatoren zu erkunden und einen hochmodernen Hochenergiespeicher zu schaffen Technologie. Mit dieser Partnerschaft möchte Roll-Royce seine Expertise in den Materialwissenschaften mit den hydrophilen Polymeren von Superdielectrics kombinieren, um erstklassige Superkondensator-Batterieanwendungen zu entwickeln.
Lamborghini ist ein weiterer führender Autohersteller, der sich der Gruppe der Automobilunternehmen anschließt, die planen, die außergewöhnlichen Eigenschaften von Superkondensatoren während der Elektrifizierung der Automobilindustrie zu nutzen. Der technische Leiter des Unternehmens erklärte kürzlich, dass das Unternehmen zuvor Superkondensatoren im Lamborghini Aventador für die Starterbatterie verwendet habe. Experten sagen voraus, dass der Nachfolger von Aventador möglicherweise identische Superkondensatoren verwendet.
Die sich ständig weiterentwickelnde Automobilindustrie hat ein sehr spannendes Wettbewerbsumfeld für Superkondensatorhersteller geschaffen. Das Streben nach ständigen Verbesserungen der Leistung von Superkondensatoren dürfte in den kommenden Jahren einige bahnbrechende Innovationen auf dem Markt für Superkondensatoren auslösen.
Rolle von Superkondensatoren in der Perspektive der Elektronik- und Energie- und Energieindustrie
Die Automobil- und Transportindustrie wird in den kommenden zehn Jahren voraussichtlich mehr als ein Drittel des Umsatzanteils des Marktes für Superkondensatoren ausmachen. Trotz der verherrlichten Zukunft der Superkondensatoren in der New-Age-Automobilindustrie dürften die Unterhaltungselektronik- und Energie- und Energiewirtschaft einen Löwenanteil an der Entwicklung des Superkondensatormarktes halten.
Superkondensatoren werden als Arbeitspferd für jedes elektronische Produkt angepriesen, das mit Batterien oder Energiespeichersystemen arbeitet. In den kommenden Jahren dürften Superkondensatoren in verschiedenen Branchen allgegenwärtig sein. In der Zukunft des Marktes für Superkondensatoren werden wahrscheinlich ECs entstehen, die die Zukunft moderner Wearables und Unterhaltungselektronikprodukte bestimmen werden. Solare Superkondensatoren sind ebenfalls eine Sache der Zukunft, für die in der Landschaft der tragbaren Sensoren, insbesondere bei tragbaren Gesundheitsgeräten, ein enormes Umsatzpotenzial erwartet wird.
Die laufenden Forschungsaktivitäten und Entwicklungen in der Leistungselektronikbranche deuten weiterhin darauf hin, dass Superkondensatoren in naher Zukunft Batterien ersetzen. Mit zunehmenden Anwendungen von Superkondensatoren in verschiedenen Industriesektoren wie Elektronik, Energie und Energie, Militär und Verteidigung sowie Luft- und Raumfahrt wird der weltweite Markt für Superkondensatoren bis 2028 voraussichtlich 5,5 Milliarden US-Dollar überschreiten. Die exponentielle Wachstumsrate des Marktes für Superkondensatoren beträgt Es wird erwartet, dass sich die lukrativen Möglichkeiten für Forscher, Hersteller und andere Akteure in der Landschaft verbessern.
Aditi Yadwadkar ist ein erfahrener Marktforscher und hat ausführlich über die Elektronik- und Halbleiterindustrie geschrieben. Bei Future Market Insights (FMI) arbeitet sie eng mit dem Forschungsteam für Elektronik und Halbleiter zusammen, um die Bedürfnisse von Kunden aus aller Welt zu erfüllen. Diese Erkenntnisse basieren auf einem Bericht des FMI über den Markt für Superkondensatoren.