Ein elektrischer Doppelschichtkondensator ist ein Kondensator mit hoher Kapazität und sehr geringem Innenwiderstand. Er speichert elektrische Energie in einem elektrostatischen Feld, im Gegensatz zu einem normalen Kondensator, der Energie in einem elektrischen Feld speichert. Ein Superkondensator hat eine viel höhere Energiespeicherkapazität als ein normaler Kondensator und kann viel schneller geladen und entladen werden. Darüber hinaus hat es eine längere Lebensdauer und ist deutlich unempfindlicher gegenüber Temperaturen. Superkondensatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu Elektrofahrzeugen.

Der Abstand zwischen den Doppelschichtkondensatoren ist sehr gering, was zu einer sehr geringen Spannungsfestigkeit führt, die normalerweise 20 V nicht überschreitet. Daher werden sie normalerweise als Energiespeicherelemente in Niederspannungs-Gleichstrom- oder Niederfrequenzanwendungen verwendet. Die Doppelschichtkondensatoren sind weit verbreitet. Sie können als Leistungsausgleichsleistung für Hebegeräte verwendet werden, die eine große Stromleistung liefern können, und als Fahrzeugstartleistung, die eine höhere Starteffizienz und Zuverlässigkeit als herkömmliche Batterien aufweist und herkömmliche Batterien ganz oder teilweise ersetzen kann.

Was sind die Eigenschaften eines Doppelschichtkondensators?

1. Hohe Leistungsdichte

Es kann 102–104 W/kg erreichen, was viel höher ist als die Leistungsdichte der Batterie.

2. Lange Lebensdauer

Nach 500.000 bis 1.000.000 Hochgeschwindigkeits-Tieflade-/Entladezyklen in wenigen Sekunden ändern sich die Eigenschaften von Doppelschichtkondensatoren kaum und die Kapazität und der Innenwiderstand nehmen nur um 10 bis 20 % ab.

3. Breite Arbeitstemperaturgrenze

Da sich die Adsorptions- und Desorptionsraten von Ionen in Doppelschichtkondensatoren bei niedrigen Temperaturen nicht wesentlich ändern, ist die Kapazitätsänderung viel geringer als bei Batterien. Der Betriebstemperaturbereich handelsüblicher Doppelschichtkondensatoren kann -40℃~+80℃ erreichen.

Wie funktionieren Doppelschichtkondensatoren?

Im Vergleich zu Aluminium-Elektrolytkondensatoren haben Doppelschichtkondensatoren einen höheren Innenwiderstand, sodass sie ohne Lastwiderstand direkt aufgeladen werden können. Im Falle einer Überspannungsladung öffnen die Doppelschichtkondensatoren den Stromkreis, ohne die Geräte zu beschädigen Anders als der Überspannungsdurchschlag von Aluminium-Elektrolytkondensatoren.

Gleichzeitig kann der Doppelschichtkondensator im Vergleich zu einer wiederaufladbaren Batterie ohne Strombegrenzung aufgeladen werden, und die Anzahl der Ladungen kann mehr als das 106-fache betragen, sodass der Doppelschichtkondensator nicht nur die Eigenschaften eines Kondensators aufweist hat aber auch die Eigenschaften der Batterie, bei der es sich um eine neue Art spezieller Komponenten zwischen Batterie und Kondensator handelt.

Das Grundprinzip besteht darin, dass beim Laden der Elektrode die Oberflächenladung der Elektrode im ideal polarisierten Elektrodenzustand die anisotropen Ionen in der umgebenden Elektrolytlösung anzieht, sodass sich diese Ionen an der Oberfläche der Elektrode anlagern und eine doppelte Ladung bilden Schicht, wodurch ein Doppelschichtkondensator entsteht. Da der Abstand zwischen den beiden Ladungsschichten sehr gering ist (im Allgemeinen weniger als 0,5 nm) und die spezielle Elektrodenstruktur dazu führt, dass sich die Oberfläche der Elektrode um das Zehntausendfache vergrößert, was zu einer großen elektrischen Kapazität führt.

Warum ist eine elektrische Doppelschicht wichtig?

Eine elektrische Doppelschicht ist ein Phänomen, das eine grundlegende Rolle im Mechanismus der elektrostatischen Stabilisierung von Kolloiden spielt. Kolloidale Partikel erhalten eine negative elektrische Ladung, wenn negativ geladene Ionen des Dispersionsmediums an der Partikeloberfläche adsorbiert werden.

Wozu dient ein elektrischer Doppelschichtkondensator?

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDLCs) sind Hochleistungskondensatoren mit hoher Energiedichte, die in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu Industrieanwendungen. EDLCs eignen sich gut für Anwendungen wie Stromkonditionierung, Energiegewinnung, Impulsleistung und Speichersicherung und werden in der Unterhaltungselektronik, im Automobilbau, im Militär und in medizinischen Anwendungen eingesetzt.

EDLCs werden häufig in der Unterhaltungselektronik wie Laptops, Mobiltelefonen und Digitalkameras verwendet. Sie werden auch in Elektrofahrzeugen als Energiespeicher und als Notstromquelle eingesetzt. In Automobilanwendungen werden EDLCs verwendet, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern und Emissionen zu reduzieren. Sie werden auch in militärischen Anwendungen wie Energiekonditionierung, Impulsleistung und Speichersicherung eingesetzt. EDLCs werden auch in medizinischen Implantaten und medizinischen Geräten eingesetzt, da sie Energie über einen langen Zeitraum speichern können und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.

Was sind die Unterschiede zwischen Doppelschichtkondensatoren und Pseudokondensatoren?

Pseudokapazität, auch als Faraday-Quasikapazität bekannt, ist die Unterpotentialablagerung elektroaktiver Substanzen auf der Elektrodenoberfläche oder im zweidimensionalen oder quasi-zweidimensionalen Raum in der Massenphase, wo hoch reversible Chemisorption, Desorption oder Oxidation und Reduktion stattfinden Es kommt zu Reaktionen, die eine Kapazität erzeugen, die mit dem Ladepotential der Elektrode zusammenhängt.

Die Pseudokapazität kann nicht nur auf der Elektrodenoberfläche, sondern auch im Inneren der gesamten Elektrode erzeugt werden und ermöglicht so eine höhere elektrische Kapazität und Energiedichte als die Doppelschichtkapazität. Bei gleicher Elektrodenfläche kann die Pseudokapazität 10 bis 100 Mal höher sein als die Doppelschichtkapazität.

Doppelschichtkondensatoren und Pseudokondensatoren unterscheiden sich im Folgenden in drei Hauptaspekten:

Die Stabilität und Leitfähigkeit des Kohlenstoffmaterials sollte gut sein, und die Qualität ist viel höher als die Kapazität, da die Doppelschicht die Oberfläche des Materials nutzt, während diese Übergangsmetalloxide die Massenphase nutzen können, dies ist jedoch hauptsächlich ein theoretischer Wert die Zyklenlebensdauer und Vielfältigkeit sind begrenzt.

Doppelschichtkondensatoren speichern Energie durch Ladungsadsorption auf der Elektrodenoberfläche, während Pseudokondensatoren Energie durch die Redoxreaktion aktiver Elektrodenmaterialien speichern.

Der Doppelschichtkondensator ist vom Energiespeichermechanismus in einen Doppelschichtkondensator und einen Pseudokondensator unterteilt. Es handelt sich um einen neuartigen Energiespeicher, der sich durch hohe Leistungsdichte, kurze Ladezeit, lange Lebensdauer, gute Temperatureigenschaften, Energieeinsparung und umweltfreundlichen Umweltschutz usw. auszeichnet. Doppelschichtkondensatoren werden häufig verwendet.

Quelle: QUARKTWIN