Startseite > Power > Energiespeicher > Unbekannte Kapazitätsriesen

Superkondensatoren

Unbekannte Kapazitätsriesen

16. Oktober 2013, 11:01 Uhr | Von Wolf-Dieter Roth

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 3

Die richtige Elektrolytwahl

Heute übliche Superkondensatoren verwenden meist Propylencarbonat oder Acetonitril als Elektrolyt. Propylencarbonat hat die Formel C4H6O3, und es ist ein wasserlöslicher Kohlensäureester, der bei -48,8 °C flüssig wird sowie bei +242 °C siedet. Obwohl er unter die Gefahrstoffverordnung fällt, gilt er als unproblematisch und umweltfreundlich. Er hat als Lösungsmittel sogar gefährlichere Stoffe abgelöst.

Damit gefüllte Superkondensatoren können von -25 bis +70 °C ohne Einschränkungen betrieben werden, bis +85 °C mit Einschränkungen (bedingt durch Spannungs- und Leistungs-Derating). Bei niedrigeren Temperaturen sind sie nicht mehr leistungsfähig, weil der Elektrolyt einfriert. Powerstor verwendet Propylencarbonat in den Kondensatoren der A-, B-, HB-, P-, K- und XB-Serien, SPSCAP verwendet meist ebenfalls Propylencarbonat.

Es gibt jedoch Serien, wo man beispielsweise SCV-P (Propylencarbonat) oder SCV-A (Acetonitril) wählen kann. Acetonitril hat die Formel C2H3N. Es leitet den Strom besser, und die damit gefüllten Kondensatoren haben folglich einen etwas geringeren ESR. Es ist leicht entzündlich; zudem wird es bei -45 °C flüssig und siedet bereits bei +82 °C. Acetonitril ist umweltkritischer und kann zu Vergiftungen führen, da es sich im Brandfall und im menschlichen Körper unter anderem zu Cyanwasserstoff (Blausäure) zersetzt.

Allerdings geht von Acetonitril in den geschlossenen Superkondensatoren mit ihrem begrenzten Inhalt normalerweise keine Gefahr aus. Früher bestehende Gefahrgut-Transporteinschränkungen in Bezug auf mit Acetonitril gefüllte Superkondensatoren sind mittlerweile entfallen. Lediglich aufgrund der hohen Energiespeicherdichte bei Superkondensatoren ist ähnlich zu Lithiumbatterien unter Umständen mit Einschränkungen bzw. Transportvorschriften zu rechnen.

Powerstor verwendet Acetonitril in den Kondensatoren der HV-, PHV- und XV-Serien. Die M- und PM-Serien benutzen eine Mischung aus 50 % Propylencarbonat und 50 % Acetonitril. Mit Acetonitril gefüllte Superkondensatoren sind schon bei -40 °C einsetzbar. Jedoch ist nach oben bei +65 °C Schluss, weil der Siedepunkt näher rückt.

Matchmaker+ Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

Die zulässige Spannung liegt mit Acetonitril-Elektrolyt mit 2,7 V statt 2,5 V mitunter etwas höher, was aber weniger durch den Elektrolyt bedingt ist als durch die Festlegung der oberen Betriebstemperatur: Ist diese auf 65 °C beschränkt, sind auch mit Propylencarbonat 2,7 V möglich. Welches der beiden Materialien in einer Applikation das sinnvollere ist, ist also im Einzelfall zu entscheiden.

Rund oder eckig?

Um ein vorgegebenes Volumen lückenlos auszunutzen, erscheinen quaderförmige Kondensatoren zunächst vorteilhafter. Nicht anders als bei Folienkondensatoren sind jedoch auch bei Superkondensatoren runde Wickel stabiler im Betrieb und preisgünstiger in der Herstellung.

Bei Arrays ist hier zudem die Kühlung einfacher, während ohne Lücken aufeinandersitzende Quader-Kondensatoren schwer kühlbar sind. Obwohl es für Spezialanwendungen eckige Bauformen gibt, beispielsweise die SPP-Serie von SPSCAP (Bild 6), sind die runden Bauformen normalerweise also die sinnvollere Wahl.

Literatur & Autor

[1] Helmholtz-Doppelschicht. Wikipedia: http://de.wikipedia.org/wiki/Helmholtz-Doppelschicht

[2] Excel-Spreadsheet zur Berechnung von Superkondensator-Stromversorgungen. http://www.hy-line.de/supercapcalc

[3] Superkondensatoren von SPSCAP. http://www.hy-line.de/spscap

[4] Superkondensatoren von Powerstor. http://www.hy-line.de/powerstor

[5] Epcos beendet sein UltraCap-Engagement. http://www.elektroniknet.de/halbleiter/sonstiges/artikel/2863/0/

Dipl. Ing. (FH) Wolf-Dieter Roth studierte Nachrichtentechnik an der FH München und ist seit vielen Jahren als Fachjournalist, Buchautor und Ingenieur in der Industrie und in Fachverlagen tätig. Er ist technischer Redakteur bei Hy-Line Power Components.