Energiespeicher Superkondensatoren für Automotive-Anwendungen

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Miniatur-Superkondensatoren bieten verlängerte Lebensdauer, hohe Leistungsdichte, schnelles Laden und hohe Zuverlässigkeit für die Energiespeicherung im Automotive-Bereich.

Kemet hat die Hochleistungs-Superkondensatoren der FMU-Reihe Automotive-Anwendungen vorgestellt. Sie unterstützen mindestens 1.000 Betriebsstunden bei Nennspannung, 85 °C und 85 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit und eignen sich für einen Betriebstemperaturbereich von –40 bis 105 °C. Die Superkondensatoren sind entsprechend einem Automotive-Testprotokoll qualifiziert. Sie werden in einem ISO-TS-16949 zertifizierten Werk gefertigt und unterliegen PPAP/PSW und Änderungsüberwachung. Die Bauteile eignen sich für Automotive-Anwendungen, die bei einem Stromausfall ein Backup des Hauptstromversorgungssystems benötigen, z. B. ADAS, autonome Fahrzeuge und zentrale Gateway-ECUs.

Superkondensatoren sind ideal, um die Echtzeituhr oder den flüchtigen Speicher aufrecht zu erhalten, wenn diese ausfallen, z. B. bei einem Stromausfall oder wenn die Batterie des Hauptversorgungssystems zum Austausch entfernt wurde. Darüber hinaus bieten die Superkondensatoren eine Notstromversorgung für IoT-Geräte, intelligente Messgeräte, medizintechnische Geräte und Industriecomputer.

Superkondensatoren im Automotive-Bereich können die durch die begrenzte Lebensdauer von Batterien auferlegten Designgrenzen überwinden. Der gutartige Ausfallmodus des Superkondensators bei offenem Stromkreis steht im Gegensatz zu den typischen Kurzschlussfehlern von Batterien, die zu Ausgasung oder Entzündung führen können. Zudem sind Superkondensatoren eine kostengünstige Alternative zu kleinen Pufferbatterien. Je nach Art der Last und Strombedarf können sie genug Energie speichern, um für eine Dauer von einigen Sekunden bis zu mehreren Stunden als Backup zu dienen.

Die Miniatur-Superkondensatoren von Kemet verwenden eine proprietäre wässrige Elektrolytlösung, die eine hohe Beständigkeit gegen Flüssigkeitsaustritt, Vibrationen und Temperaturschwankungen und damit eine hohe Zuverlässigkeit in rauen Umgebungen bietet. Wässrige Elektrolyte sind hoch leitfähig, haben eine geringe Umweltbelastung und sind ungiftig und nicht brennbar. Im Gegensatz zu einer Batterie speichern und geben Superkondensatoren Energie schnell durch physikalische Adsorption und Ionen-Desorption im Elektrolyt zwischen den Elektroden ab. Da der Innenwiderstand des Superkondensators gering ist, kann er innerhalb weniger Sekunden vollständig aufgeladen werden. Im Gegensatz dazu kann das Aufladen einer Sekundärbatteriezelle zwischen zehn Minuten und mehreren Stunden in Anspruch nehmen. Außerdem gibt es keine theoretische Begrenzung der Lebensdauer, während eine Lithium-Ionen-Sekundärzelle eine begrenzte Lebensdauer von etwa 500 Zyklen hat. Superkondensatoren sind auch widerstandsfähiger gegen Feuchtigkeitsaufnahme als organische Verbindungen, was zu einer längeren Lebensdauer bei besserer Stabilität führt.

Nun hat Kemet den Elektrolyt mit der bestehenden wässrigen Technologie verbessert und den weltweit ersten Superkondensator mit einer Hitzebeständigkeit von 105 °C entwickelt. Einem Bericht von Markets and Research zufolge erwirtschaftete der weltweite Markt für Superkondensatoren im Jahr 2022 an die 4,4 Mrd. US-$ und wird bis 2028 schätzungsweise 15,2 Mrd. US-$ erreichen – mit einer CAGR von 23% von 2022 bis 2028. Die steigende Nachfrage nach Elektroautos, energieeffizienter Ausrüstung für Solar- und Windkraftanlagen und der zunehmende Einsatz bei der Überwachung und Stabilisierung industrieller Anwendungen kurbeln das Wachstum des weltweiten Markt für Superkondensatoren an.

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