Ultra- oder Super-Kondensatoren, auch bekannt als Supercaps, sind Doppelschicht-Kondensatoren (DSK), die zwischen klassischen Kondensatoren und wiederaufladbaren Batterien, den Akkus, anzusiedeln sind und als Energiespeicher eingesetzt werden können.

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Aufbau eines Doppelschicht-Kondensators wie dem Super-Kondensator

Generell ist die Kapazität von Kondensatoren abhängig von der Größe der Elektroden und deren Abstand zueinander. Dies wird bei Doppelschicht-Kondensatoren optimiert indem zwischen die beiden Kohlenstoff-Elektroden ein organisches Elektrolyt und ein Separator eingesetzt werden. Der Separator ist zwar ein Isolator, aber Ionen-durchlässig. Die Ionen haben zwei Polaritäten und können deswegen zu beiden Elektroden wandern. Dort bilden sie ein sehr dünnes Dielektrikum, was die hohe Energiedichte von Doppelschicht-Kondensatoren bewirkt. Diese beträgt etwa 5 Wh/kg bis 30 Wh/kg und damit etwa ein Zehntel der Energiedichte von Akkus, die Leistungsdichte ist dagegen hoch und kann zwischen 10exp3 W/kg bis 10exp6 W/kg liegen. Hinzu kommt, dass Ultrakondensatoren mehrere hundert tausend Ladezyklen vertragen.

Die Kapazität dieser Ultrakondensatoren liegt weit über der von Elkos. Sie sind im Gegensatz zu Akkus impulsbelastbar und können Energie in kürzester Zeit speichern und wieder abgeben. Es gibt sie mit Kapazitätswerten von einigen Farad (F) bis hin zu einigen tausend Farad, als Arrays sogar bis zu mehreren zehntausend Farad. Ihre Spannungsfestigkeit liegt typischerweise bei 2,7 V, der Ersatzserienwiderstand (ESR) im Milliohm-Bereich und darunter und die Anzahl an Lade-/Entladezyklen kann durchaus 1 Million betragen. Letzteres ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber Akkus.

SuperCaps von Wima

Der Vorteil der Ultra-Capacitors liegt darin, dass sie Leistungsspitzen im Netz auffangen und extrem hohe Leistungsdichten innerhalb weniger Sekunden zur Verfügung stellen können. Eingesetzt werden diese Bauelemente in der Automotive-Technik in Hybrid- und Brennstoffzellentechnik, in Startermodulen für Dieselgeräte, in unterbrechungsfreien Stromversorgungen, Handhelds, Handys und anderen Mobilgeräten.