Doppelschichtkondensator  (59 Angebote unter 17.434.109 Artikeln)Zum Expertenwissen

Die Eigenschaften oder auch Merkmale des Doppelschichtkondensators

Ein Doppelschichtkondensator besitzt zwei Elektroden aus aktiviertem Kohlenstoff. Diese Elektroden werden mit einem Elektrolyten imprägniert. Der elektrische Kontakt wird durch auf einer Seite angebrachte Aluminiumschichten hergestellt. Doppelschichtkondensatoren können flüssige oder feste Elektrolyte enthalten. Der Vorteil, der durch die Verwendung trockener Elektrolyte entsteht, ist der, dass hierdurch kleinere Bauformen mit geringerem Gewicht und höherer Spannungsfestigkeit ermöglicht werden. Damit es innerhalb des Bauteils zu keinem Kurzschluss kommt, werden die beiden Elektroden durch einen Isolator getrennt. Dieser besteht aus einer sehr dünnen Schicht, welche für Ionen durchlässig ist. Das bei anderen Kondensatorarten enthaltene Dielektrikum im herkömmlichen Sinne enthält ein Doppelschichtkondensator hingegen nicht. An der Grenze zwischen Elektrode und Elektrolyt bildet sich eine elektrische Doppelschicht, welche wie ein Dielektrikum wirkt. Diese Doppelschicht ist es auch, die dem Kondensator seinen Namen gegeben hat. Durch die relativ großen inneren Oberflächen erhält der Doppelschichtkondensator seine hohe Kapazität. Ein wichtiges elektrisches Merkmal des Bauteils besteht darin, dass der Doppelschichtkondensator einige Zeit braucht, bis er voll aufgeladen ist. Zeiten von etwa zehn Minuten bis zu einer Stunde sind hierfür manchmal notwendig. Im Vergleich zu anderen Kondensatorarten wie beispielsweise Elektrolytkondensatoren ist diese Ladezeit relativ lang. Im Vergleich zu Akkus aber ist sie wiederum relativ kurz. Ein weiteres wichtiges Merkmal eines Doppelschichtkondensators besteht darin, dass ein teilgeladenes Bauteil nach dem Abschalten der Betriebsspannung seine Ladespannung verliert. Dies hat folgenden Grund: Physikalisch gesehen kann ein Doppelschichtkondensator als eine Art Reihenschaltung von mehreren Kondensatoren angesehen werden. Beim Anlegen einer Betriebsspannung wird ein Teil der enthaltenen Kondensatoren bzw. Kapazitäten aufgeladen. Solange der Ladevorgang noch nicht vollständig abgeschlossen ist, erfolgt das Nachladen weiterer enthaltener Kapazitäten in Bauteil durch die bereits aufgeladenen Kapazitäten. Fällt die Betriebsspannung während dieses Vorgangs weg, entladen sich die zuvor aufgeladenen Kapazitäten durch die Abgabe ihrer elektrischen Ladung an die noch nicht aufgeladenen Kapazitäten.

Der Nutzen von Doppelschichtkondensatoren und die Lebensdauer

Doppelschichtkondensatoren können als eine Art Mischung aus Batterie und herkömmlichem Elektrolytkondensator betrachtet werden. Relativ schnelle Ladevorgänge bei großer Kapazität bilden seine Hauptvorteile. Diese Bauteile werden daher häufig zur Überbrückung von kürzeren Stromausfällen eingesetzt. Negativ auf die Lebensdauer wirken sich hohe Betriebstemperaturen aus sowie das Entladen der Bauteile mit relativ hohen Strömen. Besonders durch Letzteres tritt ein hoher Kapazitätsverlust auf. Deshalb eignet sich das Bauteil besonders für Anwendungen, bei denen das Entladen langsam und mit geringen Strömen erfolgt. Unter idealen Bedingungen in Bezug auf die Betriebstemperaturen und die Lade- bzw. Entladeströme können Doppelschichtkondensatoren durchaus eine Lebensdauer von rund acht bis zehn Jahren erreichen.

Betriebsspannungen und Polaritäten von Doppelschichtkondensatoren

• Doppelschichtkondensatoren besitzen von Haus aus nur sehr geringe Betriebsspannungen. Diese liegen im Bereich von nur einigen Volt. Auf Überspannungen reagieren die Bauteile recht empfindlich. Bereits geringe Überschreitungen der Betriebsspannungen schädigen die Bauteile nachhaltig.
• Doppelschichtkondensatoren können im Prinzip nicht überladen werden. Auf eine entsprechende Ladeschaltung mit Überladeschutz kann verzichtet werden, sofern die maximale Betriebsspannung nicht überschritten wird. In diesem Punkt bieten sie gegenüber herkömmlichen Akkumulatoren deutliche Vorteile. Auch ein vollständiges Entladen, eine sogenannte Tiefentladung, macht den Bauteilen nichts aus.
• Im Gegensatz zu vielen anderen Energiespeichern besitzen Doppelschichtkondensatoren vom Prinzip her keine herstellungs- bzw. materialbedingte Polarität. Diese entsteht erst bei der Fertigung der Bauteile durch die sogenannte Formierung. Wie bei Akkus oder Elektrolytkondensatoren auch müssen aber Doppelschichtkondensatoren mit der vorgeschriebenen Polarität betrieben werden.