EDLCs als Ersatz für Batterien und Akkus

Anbieter zum Thema

ACTRON AG

Bicker Elektronik GmbH

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Vor- und Nachteile der EDLC-Technologie

In EDLCs können sehr hohe Energien gespeichert werden. Diese sind wesentlich höher als die „normaler“ Elektrolytkondensatoren. Die spezifische Energiedichte ist aber noch geringer als bei elektrochemischen Speichern (Batterien und Akkus). In Kombination mit einem sehr niedrigen ESR lassen sich hohe Ströme aus dem Kondensator entnehmen und wieder zuführen. Dies verkürzt die Ladezeiten sehr stark. Außerdem wird keine spezielle Ladeschaltung benötigt.

Es gibt keinen Memoryeffekt, die Kondensatoren sind Tiefentladungsfest und wartungsfrei. Die Lebensdauer ist extrem hoch. Man rechnet mit bis zu 500.000 Lade- und Entladezyklen. Dabei bleibt die Kapazität konstant.

Derzeit ist die Arbeitsspannung auf 2,5 V begrenzt. Durch Reihen- und Parallelschaltung von mehreren Zellen lassen sich höhere Spannungen bei extrem hohen Kapazitäten erreichen. Um die Toleranzen zwischen den Zellen bei einer solchen Kaskadierung auszugleichen, muss eine Symmetrierung erfolgen. Dies geschieht entweder passiv über Symmetrierwiderstände, oder aktiv mit OP-Amps. Weiterhin ist zu erwähnen, dass bei Einsatz von EDLCs die Lade-und Entladekurven von Kondensatoren vorliegen. Dieses wiederum hat zur Folge, dass die Spannung über den gesamten Bereich nicht konstant ist (Bild 3).

Am Ende der Kondensator-Lebensdauer profitiert dann die Umwelt von einem weiteren Vorteil: der Recyclingfähigkeit. Im Wesentlichen besteht ein Doppelschichtkondensator aus einem Aluminiumbecher, Aktivkohle, dem Elektrolyten und dem Separator. Das Elektrolyt ist an die Aktivkohle gebunden und somit einfach recyclebar. Dadurch ergibt sich eine wesentlich kostengünstigere Alternative zum Aluminium-Elektrolytkondensator und vor allem zum Bleiakkumulator. Gegenüber einem Blei-Akku hat der EDLC noch einen weiteren Vorteil: Er ist wesentlich leichter.

Berechnung der Lebensdauer

Die Lebensdauer von EDLCs hängt entscheidend von den Temperaturen ab, unter denen diese Kondensatoren betrieben werden. Allgemein gilt aber, dass eine Temperaturerhöhung um 10 °C die Lebensdauer halbiert. Annäherungsweise lässt sich die Lebensdauer mit folgender Formel berechnen:

Hier ist zu beachten, dass die Einsatztemperatur nicht die Temperatur der Umgebung ist, sondern die Temperatur des Kondensators selbst, die sich durch Auf- und Entladevorgänge ändert. Eine aktive Lüftung des Kondensatormoduls kann deshalb in einigen Fällen zu einer höheren Lebensdauer beitragen.

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