Kondensatoren hunn eng Rei vu gudden Eegeschaften. Si späichere Stroum als elektresch Ladung anstatt als chemesch Energie, zum Beispill. Dëst erméiglecht typescherweis bal direkt Opluedzäiten a ganz héich Spëtzenausgangsstréim. Si kënnen Honnertdausende vu Lade- an Entluedungszyklen iwwerliewen, anstatt Honnerte vu Zyklen fir voll gelueden Batterien. Also wat ass de Problem?
Eng Batterie liwwert eng zimlech konstant Spannung iwwer eng laang Liewensdauer. Jee no Apparat kann et Performanceproblemer ginn, déi bal eidel sinn. Smartphones, zum Beispill, ginn an de Spuermodus. Dat ass net nëmme fir se e bësse méi laang lafen ze loossen, mee fir ze verhënneren, datt se direkt ouni Warnung ausschalten.
Wéi Dir gesitt, fällt d'Spannung wann d'Batterie bal eidel ass. An Ärem Telefon gëtt et e Stroumkonversiounsschaltkrees, en Deel vum gesamte Stroummanagement, deen net ganz konstant Batterieleistung an eng ganz enk geregelt Systemleistung ëmwandelt (wahrscheinlech eng ganz Rëtsch verschidde Spannungen). Bedenkt datt et hei eng wichteg Bezéiung gëtt: Leeschtung=Stroum*Spannung. Fir déiselwecht Leeschtung ze behalen, wann d'Spannung fällt, muss mäi Circuit also méi Stroum zéien.
All Batterie huet e klenge bannenzege Widderstand, an duerch eng aner Bezéiung, déi Ohm-Gesetz genannt gëtt, wësst Dir, datt et e Spannungsoffall an der Batterie gëtt. An der Zeechnung ass Vout = V0 - r * I, wou I de Stroum ass. Sou fällt mäi V0 also, wann mäi Stroummanagementkrees méi Stroum zitt fir déiselwecht Leeschtung ze liwweren, fir déiselwecht Leeschtung ze liwweren, d'Ausgangsspannung vun der Batterie nach méi séier. Dëst limitéiert déi maximal Stroumleistung vun enger Batterie, an et bedeit och, datt se zimmlech séier ausfalen, wann se bal erschöpft sinn.
Mä d'Ausgangsspannung, de Spëtzestroum an d'Gesamtleistung an engem Kondensator falen exponentiell mat der Zäit. De Kondensator huet een Virdeel: hie späichert elektresch Ladung, anstatt elektresch Ladung a chemesch Ladung ëmzewandelen wéi an enger Batterie, sou datt et zwar en internen Widderstand gëtt, deen awer kleng ass a meeschtens ignoréiert ka ginn. Kondensatore kënne fir eng kuerz Zäit ganz, ganz héich Stréim liwweren.
Mee fir eppes mat Stroum ze versuergen, si se problematesch. Denkt drun, datt ech eng konstant Stroumversuergung a mäi Stroummanagementsystem wëll halen, an datt Stroum = Stroum * Spannung. Well eis Spannung séier fällt, musse mir dat mat séier steigendem Stroum kompenséieren, fir déiselwecht Leeschtung ze liwweren. Ganz héich Stréim féieren zu engem vill méi deieren Circuit, méi groussen Energiekonversiounskomponenten, méi Stroumverloscht an de Leiterplatten, etc ... dat selwecht Basisproblem huet d'Batterie géint Enn, nëmmen datt dëst ganz fréi an der nëtzlecher Liewensdauer vum Kondensator geschitt. A wann de Kondensator eidel gëtt, fällt och de Spëtzestroum, obwuel nach ëmmer relativ héich.
Dat anert Problem ass, datt modern Ultrakondensatoren eng vill méi niddreg spezifesch Energie hunn ewéi Batterien. Déi bescht Ultrakondensatoren um Maart packen 8-10 Wh/kg, déi meescht sinn éischter 5 Wh/kg. Déi bescht Lithium-Ionen-Batterien liwweren no bei 200 Wh/kg, vill Formuléierunge kënnen iwwer 100 Wh/kg erreechen. Also braucht Dir ongeféier 20-mol sou vill Gewiicht fir Ultrakondensatoren ze benotzen. Awer méiglecherweis méi, well irgendwann während der Entladung, ofhängeg vun der Uwendung, d'Spannung ze niddreg fällt fir benotzbar ze sinn, soudatt d'Energie net méi benotzt gëtt. Ausserdeem hunn Ultrakondensatoren, am Géigesaz zu méi traditionelle Kondensatoren, och e relativ héijen internen Widderstand. Si kënnen also net onbedéngt vill Austausch vu Spannung géint Stroum ënnerstëtzen.
Dann ass do nach d'Selbstentladung: wéi séier "leeft" Stroum aus engem Späichermedium? Déi eenzeg NiMh-Zellen si robust, awer hir Selbstentladung ass bis zu 20-30% pro Mount. Li-Ion-Zellen reduzéieren dëst op méi wéi <2% pro Mount, ofhängeg vun der spezifescher Li-Ion-Technologie, vläicht 3% a verschiddene Systemer, ofhängeg vum Batterie-Iwwerwaachungsoverhead. Déi haiteg Ultrakondensatoren verléieren am éischte Mount bis zu 50% vun der Ladung. Dat ass vläicht egal bei engem Apparat, deen all Dag nei gelueden gëtt, awer et limitéiert absolut d'Benotzungsfäll fir Kondensatoren am Verglach zu Batterien, op d'mannst bis besser Designen entwéckelt ginn.
An well Dir sou vill braucht, kënnen déi aktuell Käschte vun Ultrakondensatoren 6x bis 20x sou héich sinn wéi d'Käschte vu Batterien. Wann Är Uwendung eng ganz kleng Leeschtung brauch, besonnesch bei ganz kuerzen héije Stroumstéiss, kéint den Ultrakondensator eng Optioun sinn. Soss wäert et an nächster Zukunft keen Batterieersatz sinn.
Fir Uwendungen mat héijem Stroum, wéi Elektroautoen, ass et nach net wierklech eng nëtzlech Iwwerleeung, als Standalone-System. Och wann Systemer, déi souwuel Ultrakondensatoren wéi och Batterien benotzen, iwwerzeegend kënne sinn, well hir Ënnerscheeder sech ganz ergänzen, ass den héije Stroumtransfer an déi laang Liewensdauer vum Kondensator am Verglach zu der héijer spezifescher Energie/Energiedicht vun der Batterie wichteg. An et gëtt vill Aarbecht gemaach, fir vill besser Ultrakondensatoren, souwéi vill besser Batterien ze liwweren. Also vläicht iwwerhëlt den Ultrakondensator iergendwann méi vun den typesche Batterieaufgaben.
Artikel vun: https://qr.ae/pCacU0
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 06.01.2026