Supercaps – Eigenschaften und Einsatzgebiete

Im vorangegangenen ersten Teil dieser Beitragsreihe (ep 02-2022, S. 108 – 112) wurden neben Grundlagen wie dem elektrischen Feld und der Kapazität zunächst herkömmliche, altbekannte Kondensatorentypen näher betrachtet. Der Beitrag endete mit der Darstellung von Pseudo- und Doppelschichtkapazität sowie dem Hinweis auf die Auslegungsmöglichkeiten.

Tatsächlich enthält ein Ultrakondensator also immer von jedem etwas: Ein wenig Doppelschicht-Kapazität mit ganz viel Pseudokapazität oder umgekehrt oder irgendetwas dazwischen. Da die Betriebseigenschaften in allen Fällen denjenigen eines Kondensators entsprechen, wird von den Herstellern meist gar nicht darauf hingewiesen, um was für einen Kondensator es sich im Einzelfall (vorwiegend) handelt. Die Datenblätter von VMF und einige von Samhwa enthalten den Hinweis „Hybrid“; ansonsten finden sich die Ausdrücke „Pseudokondensator“ bzw. „Doppelschicht-Kondensator“ in den Angeboten selten.

Supercaps auf dem Markt

Die Werksangaben einer Auswahl von Ultrakondensatoren (Tabelle, Anmerkung der Redaktion: Die hier dargestellte Tabelle bietet einen umfangreichen Auszug, die vollständige Tabelle inkl. Herstellerangaben ist bei der Redaktion unter redaktion@elektropraktiker.de erhältlich) ermöglichen einige Schlüsse und Einblicke. Dazu sind folgende Randbedingungen zu bedenken:

• Mehr als die Hälfte dieser Probe wurde bei einem einzigen Händler gefunden, der offenbar das größte Sortiment führt und über eine sehr gute Datenbank verfügt [1].
• Die nicht farblich hinterlegten Spalten bzw. Felder enthalten die vorgefundenen Daten, die rot hinterlegten hieraus errechnete Werte.
• Die Spalten C_n und U_n geben die Nennwerte für Spannung bzw. Strom wieder, wie vom Hersteller oder Händler angegeben. Teilweise werden (hier nicht aufgeführte) Toleranz-Bereiche bzw. bei der Spannung Maximalwerte für den Kurzzeit-Betrieb oder höhere Werte für niedrigere Betriebstemperaturen genannt.
• Für den Nennstrom I_n bei Dauerlast wurden häufig zwei Werte für eine Erwärmung von 15 K bzw. 40 K vorgefunden. Hier ist ggf. nur der Wert für 15 K, außerdem der maximale Strom I_max für kurzzeitige Belastung aufgeführt.
• Es wurden nur Produkte berücksichtigt, bei denen für alle nicht farblich hinterlegten Parameter Angaben vorgefunden wurden; anderenfalls wäre die Errechnung der rot hinterlegten Werte nicht vollständig möglich gewesen. Eine Ausnahme bildet der Kurzschlussstrom I_Kurzschl, da eine Gegenrechnung mit jenen Fällen, in denen Werte vorhanden waren, zeigte, dass die fehlenden Werte sich aus der Nennspannung und dem Innenwiderstand R_i errechnen lassen. Dies gilt für die entsprechend rot hinterlegten Felder. In den nicht farblich hinterlegten waren Angaben des Herstellers vorhanden.
• Die Einträge sind hier nach der Nennkapazität C_n sortiert, unabhängig davon, ob es sich um Einzelzellen oder um Kondensator-Batterien handelt. Die Zellenspannungen reichen nur bis 3,8 V. Bei allen aufgeführten Beispielen mit darüber hinausgehenden Nennspannungen handelt es sich um Kondensator-Batterien (Pakete in Reihe geschalteter Kondensatoren). Alle angegebenen Daten beziehen sich dann immer auf die gesamte Reihenschaltung.
• Bei den Batterien von Skeleton Technologies (Nr. 21, 24, 31, 33, 36, 42, 45 und 46) ist kein Leckstrom vermerkt. Es wird aber eine Hilfsspannung von 24 V angegeben, die einen Hilfsstromverbrauch in Höhe von 20 mA für das „Managementsystem“ treibt. Dieser Strom wurde hier an Stelle des Leckstroms eingetragen, da er sich für den Nutzer ähnlich auswirkt (braucht die gespeicherte Energie allmählich auf, wenn kein Ladestrom fließt).

Autor: S. Fassbinder

Literatur
[1] www.mouser.de

Der vollständige Artikel ist in unserem Facharchiv nachzulesen.