• Sáb. Oct 16th, 2021

Densidad de potencia

👁 Batería de densidad de energía

1CAS Laboratorio Principal de Diseño y Montaje de Nanoestructuras Prácticas, y Laboratorio Clave Provincial de Nanomateriales de Fujian, Instituto de Investigación de la Estructura de la Materia de Fujian, Academia China de Ciencias, Fuzhou, China
Li/CFx es una de las principales baterías con mayor capacidad de energía, pero la capacidad de baja tasa dificulta sus aplicaciones prácticas en dispositivos de alta potencia. Aquí se informa de una preparación de grafeno fluorado (GFx) con un rendimiento superior mediante un proceso de fluoración directa de gas. Encontramos que en todos los enlaces C-F, el llamado contenido de enlace C-F «semi-iónico» tiene un efecto más importante en el rendimiento de la tasa de GFx en comparación con el contenido de GFx sp2 C, la morfología, la estructura y la superficie básica de los materiales. Antes de que la proporción de enlaces C-F semiónicos en el GFx disminuya, la capacidad de tasa sigue siendo excelente. Por lo tanto, alcanzamos la x óptima de 0,8 optimizando el material semiónico C-F en nuestro GFx, para el cual el GF0,8 tiene una densidad de energía muy alta de 1.073 Wh kg-1 y una excelente densidad de potencia de 21.460 W kg-1 a una alta densidad de corriente de 10 A g-1. Más significativamente, nuestro enfoque abre una nueva vía para obtener carbono fluorado de alta densidad de energía sin comprometer las altas densidades de potencia.

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ResumenLos sistemas de almacenamiento de energía electroquímica se basan en baterías y supercapacitores. Aunque ambos dependen de procesos electroquímicos, sus mecanismos de almacenamiento de carga son diferentes, lo que da lugar a varias densidades de energía y fuerza. Mediante reacciones redox similares a las de las baterías, los materiales pseudocapacitivos almacenan la carga pero a velocidades rápidas comparables a las de los condensadores electroquímicos de doble capa; de este modo, estos materiales proporcionan una vía para lograr tanto altas densidades de energía como de potencia. Para la realización de dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica de carga rápida, capaces de suministrar alta potencia durante largos períodos de tiempo, se necesitan materiales que combinen estas propiedades. En el presente estudio se definen las propiedades electroquímicas básicas de los materiales pseudocapacitivos, haciendo hincapié en los procesos cinéticos y las distinciones entre baterías y materiales pseudocapacitivos. Además, se abordan los diferentes tipos de materiales seudocapacitivos, se destacan las distinciones entre materiales intrínsecos y extrínsecos, se examinan las aplicaciones de los dispositivos y se consideran las posibles perspectivas para el campo.

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Densidad de energía frente a densidad de energíaLa densidad de energía es la cantidad de energía en una masa (o volumen) determinada y la cantidad de potencia en una masa determinada es la densidad de potencia. La diferencia entre ambas es similar a la distinción entre potencia y energía. Las baterías tienen una mayor densidad de energía que los condensadores, pero la densidad de potencia de un condensador es mayor que la de una batería. Esta distinción se deriva de la capacidad de las baterías de retener más energía, pero los condensadores emitirán energía más fácilmente.
Si un dispositivo tiene una alta densidad de energía, una pequeña cantidad de masa puede retener mucha energía. Una alta densidad de energía no implica necesariamente una alta densidad de electricidad. Durante un período de tiempo relativamente largo, un objeto con una alta densidad de energía pero con una baja densidad de potencia realizará el trabajo.1] Un teléfono celular es un ejemplo de este tipo de almacenamiento de energía. Su energía puede durar gran parte del día, pero tiene que estar conectado a otra fuente de energía durante una hora o más para recargar la batería.
Si un dispositivo tiene una alta densidad de potencia, entonces, en base a su masa, generará grandes cantidades de energía. Un diminuto condensador, por ejemplo, puede tener la misma potencia de salida que una gran batería. Sin embargo, tiene una mayor densidad de potencia, porque el condensador es mucho más pequeño. Dado que liberan rápidamente su energía, los sistemas con alta densidad de potencia también pueden recargarse rápidamente. Un flash de cámara es un ejemplo de aplicación de esta forma de almacenamiento de energía. Debe ser lo suficientemente pequeño para caber dentro de la cámara (o del teléfono móvil), pero debe tener una potencia de salida lo suficientemente alta como para iluminar el objeto de la foto. Esto lo hace perfecto para un dispositivo con una alta densidad de potencia.

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La densidad de potencia (o densidad de potencia de volumen o potencia específica de volumen) es la cantidad de potencia que se produce por unidad de volumen (tasa de transferencia de energía en el tiempo) (del motor). Cuanto más fuerte sea el motor y (o) menor sea el tamaño de la envoltura, mayor será la densidad de potencia. La densidad de potencia del volumen es un factor esencial cuando el espacio es limitado. El diseño del motor tiene como objetivo optimizar el espacio para la máxima potencia posible. La alta densidad de potencia permite miniaturizar los sistemas y los dispositivos finales y es de suma importancia para las aplicaciones portátiles o llevables (por ejemplo, bombas en miniatura y dispositivos médicos implantables).

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