Практически неизвестная на Западе китайская компания Toomen New Energy из Шэньчжэня смогла разработать технологию производства силовых конденсаторов, которые могут стать компромиссом между суперконденсаторами и литиево-ионными батареями. Разработка оказалось неожиданно уникальной даже для искушённых европейских инженеров и учёных.
В Европе партнёром компании Toomen New Energy стал небольшой бельгийский стартап Kurt.Energy. Глава стартапа Эрик Ферхульст (Eric Verhulst) обнаружил маленький стенд Toomen New Energy на выставке Hannover Messe в Германии ещё в 2018 году, когда присматривал перспективные батарейные технологии для силовых электромобильных установок. Взятые на пробу силовые конденсаторы Toomen превзошли все самые смелые мечтания инженера. По характеристикам в то время они в 20 раз превосходили возможности аналогичной продукции компании Maxwell. Было чему удивиться!
Конструктивно силовые конденсаторы Toomen представляют собой элемент накопления электрического заряда без химической реакции, как примерно это происходит в суперконденсаторе. Один электрод с «активированным углем» изготовлен из графена, а другой «основан на соединении лития, но по сравнению с литиево-ионными батареями там нет активного лития».
При изготовлении такие источники хранения энергии выходят дороже классических литиево-ионных, но в пересчёте на доллар на киловатт на цикл (заряда) они получаются дешевле. Также за счёт высокой отдаваемой мощности силовые конденсаторы можно использовать в гибридных силовых установках автомобилей как буферное решение, которое позволит сэкономить топливо, а заряжаться будет очень быстро ― за считанные минуты.
Силовые конденсаторы Toomen не имеют электролита. Вместо него в элементах находится некий наполнитель для переноса заряда. Такая конструкция не грозит загрязнением окружающей среде в случае разрыва оболочки и неогнеопасна.
В настоящее время Toomen выпускает два типа силовых конденсаторов. Один из них ориентирован на наивысшую плотности запасаемой энергии, а другой обеспечивает максимальную мощность. Ячейки Toomen повышенной плотности в настоящее время предлагают плотность энергии в диапазоне 200–260 Вт·ч/кг с плотностью мощности в пределах 300–500 Вт/кг. Элементы высокой мощности отдачи представлены образцами с плотностью энергии 80–100 Вт·ч/кг при плотности мощности около 1500 Вт/кг и достигают пика до 5000 Вт/кг.
Для сравнения, современные суперконденсаторы DuraBlue компании Maxwell предлагает гораздо более низкую плотность энергии на уровне 8–10 Вт·ч/кг, но очень высокую плотность мощности около 12 000 – 14 000 Вт/кг. С другой стороны, хорошая литиево-ионная батарея предлагает плотность хранения энергии 150–250 Вт·ч/кг, а плотность мощности в районе 250–350 Вт/кг. Нетрудно заметить, что силовые конденсаторы Toomen обеспечивают высочайшую плотность запасаемой энергии при умеренной плотность мощности для суперконденсаторов и высочайшую плотность мощности при достижении границы плотности хранения энергии в литиево-ионных батареях.
Кроме того, силовые конденсаторы Toomen могут работать при температуре от –50 ºC до 45 ºC без защиты нагревом или охлаждением. Для автомобильных аккумуляторов это важное преимущество, ведь они не потребуют какой-либо температурной защиты или управляющей электроники, а значит, позволят ещё немного сэкономить на стоимости и весе подсистемы питания.
