ENERGY-C Kondensatoren
Wenn Sie sich für neue Formen der Energiespeicherung interessieren, finden Sie auf dieser Seite eine kompakte Übersicht unserer beliebtesten Produkte in diesem Bereich. Zudem gibt Ihnen die rechts stehende Grafik einen Überblick über die zahlreichen Anwendungsbereiche unserer Energy-C-Produkte (Klick für groß). Gut zu wissen: Die neuen Speicher gibt es bereits in Serie! Sollten Sie hier nicht fündig werden, rufen Sie uns bitte unter +49 2151 652088-0 an. Alternativ können Sie auch in unserer Produktsuche nach verschiedenen Parametern suchen.
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EDLC RADIAL SINGLE CELL
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EDLC RADIAL MULTI CELL
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EDLC SNAP-IN
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EDLC AXIAL
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LiC RADIAL
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LiC Axial
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LiC POUCH
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LiC & EDLC MODULE
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TECH TALK
Frei nach Schopenhauer könnte man besonders im Bereich der Leistungselektronik sagen „Kondensatoren sind nicht alles. Aber ohne Kondensatoren ist alles nichts.“ – so unverzichtbar sind diese sogenannten passiven Bauteile bei der Entwicklung langlebiger elektronischer Produkte! In vielen Applikationen hängen Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Gerätes direkt von den entsprechenden Parametern der Kondensatoren ab. Um einen zuverlässigen Betrieb von elektronischen Geräten für eine definierte Lebensdauer zu erzielen, ist ein Verständnis der Eigenschaften und physikalischen Einsatzgrenzen von Kondensatoren unerlässlich.
Welche Funktion hat ein Kondensator?
Kondensatoren sind Bauteile in der Elektrotechnik, die die Fähigkeit besitzen, das Fehlen einer elektrischen Spannung durch die Spannungsquelle für einen kurzen Augenblick zu überbrücken. Sie speichern also elektrische Ladungen und die damit verbundene elektrische Energie in Form eines elektrischen Feldes.
Allgemein: Wie ist ein Kondensator aufgebaut?
Jeder Kondensator basiert auf dem Prinzip des Plattenkondensators: Dieser besteht aus zwei elektrisch leitenden Platten, die als Anode (+) und Kathode (-) bezeichnet werden. Zwischen den Platten wird ein Isolator (Dielektrikum) zur Ladungstrennung eingebracht. Je nach Technologie entstehen dadurch bei Aluminiumoxid Elkos, bei Kunststoffen Folienkondensatoren, bei Keramik z.B. MLCCs und andere. Die physikalischen Eigenschaften der eingesetzten Materialien bestimmen die Spezifikation des jeweiligen Kondensators, beispielsweise Kapazität und Spannungsfestigkeit.
TECH TALK ENERGIE Kondensatoren
Wie funktionieren Energie Kondensatoren (auch Supercaps oder Energy-C genannt)?
Ein EDLC-Kondensator besteht aus zwei Elektroden mit sehr großer Oberfläche (z.B. Aktivkohle), getrennt durch einen Separator und getränkt in einem Elektrolyten. Beim Anlegen einer Spannung bilden sich an der Elektroden-Elektrolyt-Grenzfläche elektrostatische Doppelschichten, die die Ladung speichern. In diesem Fall entsteht die Kapazität nicht durch eine chemische Reaktion, sondern durch die elektrostatische Anordnung der Ionen. Durch die große Oberfläche (Platte) und den winzigen Plattenabstand (die Dicke eines Lösungsmittelmoleküls) wird eine große Kapazität erreicht – daher rühren die Bezeichnungen Superkondensatoren oder Ultrakondensatoren.
Ein LiC (Lithium-Ionen-Kondensator) besteht grundlegend aus zwei Elektroden (Anode und Kathode), die durch einen Separator voneinander getrennt und mit einem Elektrolyten getränkt sind. Der Aufbau ist asymmetrisch: Die Anode ähnelt der einer Lithium-Ionen-Batterie, während die Kathode einem Superkondensator ähnelt. Der gesamte Aufbau ist in einem Gehäuse untergebracht und wird über Anschlüsse mit der Außenwelt verbunden, wobei mehrere Zellen in Reihenschaltung für höhere Spannungen sorgen. Im Gegensatz zu Batterien, die Energie chemisch speichern, speichern LiCs ihre Energie elektrostatisch. Im Gegensatz zu Doppelschichtkondensatoren können Lithium-Ionen-Kondensatoren allerdings bis zu 10x mehr Energie speichern. Daher werden LiC gelegentlich auch als Hybrid-Kondensatoren bezeichnet.
Aufbau und Besonderheiten EDLC
Der Aufbau eines EDLC (engl. für Electric Double-Layer Capacitor) ist simpel, aber effektiv. Zwei Elektroden bilden die Basis der Konstruktion. Das Elektrodenmaterial (meist Aktivkohle, Graphenstrukturen oder Kohlenstoffnanomaterialien) wird auf einen elektrisch kontaktierbaren Kollektor aufgebracht und bildet beide Elektroden der Kondensatoren. Eine Membran, der sogenannte Separator, trennt jene voneinander und schützt sie dadurch vor Kurzschlüssen. Der Separator ist durchlässig für die Ionen des (meist flüssigen) Elektrolyten. Der Elektrolyt fungiert als Ionenlieferant, welche die Träger des elektrischen Stroms im EDLC darstellen. Wird eine Spannung angelegt, wandern die positiv und negativ geladenen Ionen jeweils spiegelbildlich zu den Elektroden. Dort sammeln sie sich an den Phasengrenzen zwischen der festen Elektrode und dem flüssigen Elektrolyten und bilden die sogenannte Doppelschicht. Es stehen sich ergo Ionen aus dem Elektrolyten und die Ionen der Elektrode gegenüber, auch Gegenionen genannt. Die Lösungsmittelmoleküle, die die Ladungen voneinander trennen, werden durch das wirkende elektrische Feld polarisiert. Die Doppelschicht fungiert wie ein Plattenkondensator; in der Gesamtheit wirken daher zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren. Weil das Dielektrikum nur aus einer Schicht von Lösungsmittelmolekülen gebildet wird, ist der „Plattenabstand“ des Kondensators sehr gering. Zusammen mit der großen Oberfläche der Elektroden erreicht der EDLC seine bekanntermaßen große Gesamtkapazität.
Aufbau und Besonderheiten LiC
Die Konstruktion eines Lithium-Ionen Kondensators (engl. „Lithium-Ion Capacitor“, kurz „LiC“) ähnelt dem eines EDLC. Eine der eingesetzten Aktivkohle-Elektroden ist baugleich wie beim Doppelschichtkondensator. Die zweite Elektrode wird jedoch gegen eine stark pseudokapazitive Elektrode ausgetauscht, die aus einem mit Lithium-Ionen dotierten Graphit besteht. LiC besitzen also zwei unterschiedliche Elektroden, die unterschiedliche Fähigkeiten haben. Der Lithium-Ionen Kondensator als leistungsstarke Variante des Doppelschichtkondensators punktet mit Energiedichten, die zuvor nur Batterien bieten konnten. So schließt sich die Lücke zwischen Kondensator und Batterie. Der innovative Charakter dieser jungen Technologie besteht darin, Applikationen mit Energie zu versorgen, für die es zuvor keine Lösung gab.
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