DSK (Doppelschichtkondensator)

Doppelschichtkondensatoren, Electrochemical Double Layer Capacitor (EDLC), werden wegen ihrer enorm hohen Kapazitätswerte auch als Superkondensatoren bezeichnet. Die Kapazität von Doppelschichtkondensatoren liegt bei über 1 Farad (F) und kann bis zu einigen hundert Farad (kF) betragen. Allerdings ist die Spannungsfestigkeit mit 2,5 V relativ gering.

Vom Aufbau her unterscheidet sich der Doppelschichtkondensator gegenüber Elektrolytkondensatoren dadurch, dass die Elektroden wesentlich größer sind und ihr Abstand zueinander wesentlich geringer ist. Beide Elektroden, die Anode und die Kathode von Doppelschichtkondensatoren, bestehen aus Aktivkohle, die auf den Kollektoren aufgebracht sind. Zwischen den beiden Elektroden befinden der flüssige Elektrolyt und eine Membran, der Separator, der die beiden Elektroden gegen Kurzschlüsse schützt. Während die Ionen durch den Separator diffundieren können, bildet dieser für Elektronen einen Sperre. Wird eine Spannung an die Kollektoren angelegt, wandern die positiven Ionen vom Kollektor mit der positiven Spannung zur negativen Elektrode, und umgekehrt. Dort bilden sie ein hauchdünnes, nur wenige Moleküllagen dickes Dielektrikum. Zwischen den Ladungsträgern der Elektroden und der dünnen Ionenschicht bildet sich ein elektrisches Feld, das die beiden Ladungsschichten voneinander trennt.

Aufbau 
   eines Doppelschicht-Kondensators wie dem Super-Kondensator

Aufbau eines Doppelschicht-Kondensators wie dem Super-Kondensator

Die speicherbare elektrische Ladung ist abhängig von den Ionen im Elektrolyt und in den Kollektoren. Das nur wenige Moleküllagen dünne Dielektrikum zwischen den Kollektoren und der Ionenschicht bewirkt eine hohe Energiedichte, die wesentlich höher ist als die von Akkus und bei Werten von über 5 Wh/kg liegen kann. Die Leistungsdichte liegt zwischen 2 kW/kg und 10 kW/kg.

Doppelschicht-Kondensatoren, Foto: academic.ru

Doppelschicht-Kondensatoren, Foto: academic.ru

Doppelschichtkondensatoren verkraften mehrere 100.000 Ladezyklen, sie haben eine relativ hohe Lebensdauer, einen äußerst geringen Ersatzserienwiderstand, Equivalent Series Resistance (ESR), von unter 1 Milli-Ohm, und ihre Selbstentladung liegt bei unter 70 % nach 2.000 h.

Doppelschichtkondensatoren werden wie Akkus als Energiespeicher und als Pufferkondensatoren für elektronische Schaltungen eingesetzt. Sie können Impulsbelastungen verkraften und werden auch in leistungsstarken Elektrofahrzeugen eingesetzt.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Doppelschichtkondensator - DSK
Englisch: electrochemical double layer capacitor - EDLC
Veröffentlicht: 04.11.2019
Wörter: 311
Tags: Passive Bauelemente
Links: Akku (Akkumulator), Dielektrikum, Elektrische Ladung, Elektrisches Feld, Elektrode