SuperCaps-DoppelSchichtKondesatoren Flashcards
Welche Eigenschaften besitzt der SuperCaps, bzw. die Doppelschichtkondensatoren?
Eine sehr geringe Energiedichte, der sogar unterhalb von der BleiSäure Batterien liegen.
Eine sehr hohe Leistungsdichte
Sehr hohe bis 100.000.000 Zyklenanzahl möglich, den bekommen wir aber nur dann wenn wir sehr geringe DODs fahren 3% bis 5%.
Wann sind die SuperCaps eine Option ?
Die SuperCaps sind dann eine Option, wenn es sich um hohe Leistungen oder sehr hohe Zyklenzahlen gebraucht werden.
In welcher Größenordnung haben die DSK ihre gespeicherte Energie? und was ist im Vgl zu Elektrischer
Kondensator,Folien kondensator
die DSK haben eine gespeicherte Energiemenge von Wh während die normale Kondensator einige Ws hat und Folien kondensator einige mWs
Wie ist die Aufbau eines DSK?
Der hat quasi eine in Serie geschaltete zwei Konsensatoren, d.h. Gesamtkapasität ist halb so groß wie die einzelElektrode,
Wie ist die Ruhepotenzial eines SuperCaps?
Ein SuperCap hat keine Ruhepotenzial bedingt durch elektrochemsiche Reaktionen, Wenn Soe leer ist, dannist die Spannung 0V.
Keine Chemische Reaktion -> Lange Lebensdauer!
SuperCap Elektrodenmaterial und seine Eigenschaften erläutern?
- Als Aktivmaterial in den Elektroden haben wir Kohlenstoff mit sehr großen Oberfläche per gramm, 2000m2 pro gramm.
- Kohlenstoff mit sehr hoher innerer Oberfläche, aber schlechter elektronischer Leitfähigkeit
- Zusatzstoffe zur Verbesserung der Leitfähigkeit („ Leitruß als Elektronenleieter “) und der Stabilität („Teflon als Binder”),
- Das teurere Elektrodenmaterial bestimmt maßgeblich den Preis der Supercaps
- Sehr geringer Abstand zwischen Ionen und Kohlenstoff
Größenordnung in nm.
SuperCap Elektrolyt und seine Eigenschaften erläutern?
Organischer Elektrolyt bestehend aus
Lösungsmittel: Acetonitril
Ionenmaterial: Leitsalze
typashce Leitfähigkeiten sind 10-60ms/cm zum Vgl. H2SO4 hat 800ms/cm
Organisch denn wir wollen halbwegs eine gute Spannung haben und hohe Spannungen bei DS Kondensatoren bei 2,8V. Aber WasserzersetzungsSpannung bei 1,2V, daher organisch und wasserfrei.
SuperCap Elektroden und seine Eigenschaften erläutern?
Spezielles, elektrochemisch inertes Kohlenstoff Puder mit einer spezifischen Oberfläche von
etwa 2000 m²/g. Das Kohlenstoffpulver wird zusammen mit Hilfsstoffen als Paste auf die Aluminium Folie aufgetragen.
SuperCap Seperator und seine Eigenschaften erläutern?
Dichtes und dünnes Spezialpapier auf Zellulosebasis.
INFO
Die Dicke des Seperators hat keinen Einfluss auf die Kapasität des Kondestors. Wesentliche Abstand für die Bestimmung der Kapasität ist der Anstand zwischen den Ionen und Kohlenstoff.
Abstand zw. elektroden ist für Innenwiederstand wichtig, den hängt von der Weg mit der Ionen zu tun.. also Leistungsfähgkeit hängt von Seperatordichte ab, aber nicht die Kapasität.
Ziel ist möglichst gering Innenwiederstand.
LI-Ion vs. Supercap
positive Elektrode
negative Elektrode
elektrolyt
Speicherprinzip
Zellsapnnung
Energiedichte
Leistungsdichte
Li Metalloxid | Kohlenstoff
Graphit | Kohlenstoff
organish | organisch
chemisch | elektrostatisch
3,6V - 4,2V | 2,5V - 2,8V
>100 Wh/kg | 5wh/kg
>1000 W/k g |>5000W/kg
Eigenschaften von SuperCaps
- Hohe Leistungsfähigkeit
- ….. gespeicherte Energie, daher sind Ladungen und Entladungen mit hohen Leistungen nur kurz (Größenordnung einige Sekunden), sehr …… volumetrische und gravimetrische Energiedichte
- ….. Zyklenlebensdauer (Größenordnung ….. ) bei 100% Entladetiefe
- ….. Spannungsabfall bei konstantem Strom ( 𝑈=1/𝐶∙ int( 𝐼) 𝑑𝑡 = Q/C) und dadurch in ….. Ladezuständen bei konstanter Leistungsanforderung sehr …. Ströme. Also die elektrochemishce Entladespannung, welche ziemlich konstant ist, haben wir hier nicht.
- Hohe Leistungsfähigkeit auch bei sehr tiefen Temperaturen
- Relativ einfach Zustandsbestimmung bzgl. …. und ….., daher in sicherheitskritischen Anwendungen aufgrund von hoher erreichbarer Zuverlässigkeit interessant
- Starke …. Alterung („Halbierung der Lebensdauer mit ….., siehe Analysen in dieser Vorlesung)
- Hohe …. pro kWh speicherbarer Energie
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- Hohe Leistungsfähigkeit
- Wenig gespeicherte Energie, daher sind Ladungen und Entladungen mit hohen Leistungen nur kurz (Größenordnung einige Sekunden), sehr geringe volumetrische und gravimetrische Energiedichte
- Hohe Zyklenlebensdauer (Größenordnung 10 5 bis 10 6 ) bei 100% Entladetiefe
- Linearer Spannungsabfall bei konstantem Strom ( 𝑈=1/𝐶∙ int( 𝐼) 𝑑𝑡 = Q/C) und dadurch in tiefen Ladezuständen bei konstanter Leistungsanforderung sehr hohe Ströme
- Hohe Leistungsfähigkeit auch bei sehr tiefen Temperaturen
- Relativ einfach Zustandsbestimmung bzgl. Leistung und Energie, daher in sicherheitskritischen Anwendungen aufgrund von hoher erreichbarer Zuverlässigkeit interessant
- Starke temperaturbedingte Alterung („Halbierung der Lebensdauer mit** 7K Temperaturanstieg**,)
- Hohe Kosten pro kWh speicherbarer Energie
Vergleich von Eigenschaften und Funktion zw. Kondensator und Batterie
Speicherung der Energie
Kondensator:
Batterie:
Zyklenlebensdauer
SuperCaps:
Batterien:
Folie 15
Speicherung der Energie
Kondensator: elektrostatisch
Batterie: elektrochemisch
Zyklenlebensdauer
SuperCaps: viele 100,000 Zyklen
Batterien: einige hundert bis einbige Tausend
Impendanzspektren bei Supercaps erklären
45° Winkel bei der Frequenmzzunahme aufgrund der Porenstrukturen von Poren und hat mit der Porosität zu tun.
Bei der sehr geringen Frequenzen haben wir dann eine fast kapasives Verhalten durch 1 /jwC
Mit abnehmender Temperatur haben wir um die frequenzgrößen um 70 bis 100 Hz eine eine abnehmende Wiederstand, dieses Phänom kehrt sich um und mit der zunehmender frequenz nimmt die Wiederstand bei geringeren Temp zu.
Entladung mit der konstanten Leistung
Wie sieht die Spannungs und Stromverläufe?
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wir haben eine überlinearen Spannungsabfall denn wir haben eine konstante Lesitungsentladung und dabei bei sinkenden Spannung muss die Strom zunehmen um konstante Leistung zu bringen und da Strom zuimmt fällt die Spannung schneller ab
