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Elektrische Doppelschichtkondensatoren, die eine Metallfolien-Laminatfolie (EDSK/Superkondensatoren) verwenden..
Niederohmige elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) eignen sich als Kondensator zur Bereitstellung von Zusatzleistung bei Leistungsspitzen, als Reserve bei Stromausfall, zur Energieernte oder zur Energierückgewinnung. Sie sind dünn und leicht, was sie für den Einsatz in mobilen Produkten attraktiv macht.
Die Hauptmerkmal von elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) ist ihre Fähigkeit, aufgrund des geringen Widerstands eine große Kapazität bei gleichzeitig hohem Strom zu erreichen. Die Nennspannung liegt bei 3 V oder höher und bietet somit einfach zu handhabende Anforderungen. Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Kondensatoren) sind Geräte mit einer sauberen Materialzusammensetzung.

Inhalt

Positionierung als Kondensatoren

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) können aufgrund ihrer großen Kapazität große Energiemengen liefern. Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK sind mit Kapazitäten von mehreren mF bis 500 mF erhältlich. Die Nennspannung reicht von 3,2 V bis 4,2 V.
Ausreichend Energie kann ohne Spannungserhöhung gewonnen werden.
Da sie niederohmig sind, ist die Leistungsdichte hervorragend.

Abbildung 1. TDK-Kondensator Produktübersicht (Kapazität/Nennspannung)

Product Map (Capacitance - Rated Voltage)

TDK has an extensive lineup of various capacitor types, which can support a wide range of capacitance and voltage values. Details can be viewed by clicking on the product types.

Capacitors Selection Guide
Category Features
Electric Double-Layer Capacitors
電気二重層キャパシタ(EDLC/スーパーキャパシタ)
EDLCs are capacitors with intermediate stored energy between that of a capacitor and a battery (secondary battery).
By causing ions to adhere to the surface of activated carbon electrodes which have been soaked in electrolyte solution, an Electric Double Layer is formed to accumulate electric charge, giving these power storage devices extraordinarily large capacitance and energy density.

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) haben im Vergleich zu anderen Kondensator eine extrem hohe Kapazität und verfügen über eine hohe Energiekennzahl.
Auch wenn die Energiedichte (die Menge an gespeicherter Leistung pro Volumeneinheit) geringer als bei einer Batterie (LIB) ist, ist es ein Gerät mit hoher Leistungsdichte (Ausgangsleistung pro Volumeneinheit) und exzellenter Momentanleistung.

Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK wurden so entwickelt, dass sie im Vergleich zu anderen elektrischen Doppelschichtkondensatoren eine extrem hohe Leistungsdichte und eine hohe Energiedichte aufweisen und für Hochenergieanwendungen geeignet sind.

Abbildung 2. Vergleich der Leistungs- und Energiedichte von Aluminium-Elektrolyt-/Tantal-Kondensatoren und Lithium-Ionen-Batterien

Prinzipien der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren)

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) speichern elektrische Ladung, indem sie Ionen auf der Oberfläche von Aktivkohleelektroden, die in eine elektrolytische Lösung eingetaucht sind, absorbieren und eine elektrische Doppelschicht bilden. Da die Kapazität proportional zur Fläche der elektrischen Doppelschicht ist, die sich an der Schnittstelle der Aktivkohle bildet, wird die Elektrode aus Aktivkohle mit einer großen Oberfläche gebildet. Bei elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) findet keine chemische Reaktion des elektrodenaktiven Materials statt, sie können schnell geladen und entladen werden, und aufgrund des physikalischen Phänomens der Ionenabsorption und -desorption gibt es nur eine geringe Verschlechterung der und die Lade-/Entlade-Wiederholbarkeit ist ausgezeichnet. Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK optimieren die Paarbildung von Elektrode, Separator und Elektrolyt, um den Widerstand zu reduzieren. Durch die Reihenschaltung von zwei Geräten in einem Gehäuse wird die Nennspannung erhöht.

Abbildung 3. Prinzipien der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren)

Typen von elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren)

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) werden nach Aufbau und Konfiguration wie folgt kategorisiert.
Die Produktpalette umfasst verschiedene Typen, von kompakten chip- und münzförmigen Komponenten bis hin zu großen zylindrischen und quadratischen Modulen mit mehreren Anschlüssen.

Abbildung 4. Typen von elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren)
Structure and shape Product external shape
Chip type
Coin type, mold type
Pouch type,
laminated type
Cylindrical, square
Module
(types with large number of cylinders or squares are connected)
Electrostatic capacitance
Ultra-low capacity:
0.1F or less
Low capacity:
approx. 0.1F – 1F
Medium capacity:
approx. 1F – 100F
High capacity:
100F or more
Main Applications
Clocks and memory backups for various electronic devices
Standby electric power for consumer electronics and AV products
Battery load leveling for mobile devices, current assistance for high-brightness LED flashes or wireless transmission, instantaneous power disruption backup for SSDs, energy harvesting
Road marking studs, LED signs, driving small motors in toys
Energy recovery in industrial equipment and automobiles, uninterruptible power supplies (UPS),
emergency power supply for wind power generation control

Aufbau und Struktur der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDLC/Superkondensatoren) sind eine Art von Kondensatoren, die im Vergleich zu anderen Kondensatoren eine extrem hohe Kapazität aufweisen.
Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK haben einen niedrigen Widerstand und eine hohe Leistungsdichte (Ausgangsleistung pro Volumeneinheit) auf dem höchsten Stand der Industrie, was sie zu Geräten mit ausgezeichneter Momentanleistung macht. Die beutelförmigen Komponenten erhalten die Lade-/Entladebeständigkeit und Sicherheit von EDSKs und erreichen einen dünnen und leichten Aufbau.

Produktbild Merkmale Bauhöhe Größe LxW Kapazität Nennspannung Impedanz Betriebs-temperaturbereich Serien, Typen Produkt-Katalog Bestell-nummern-Übersicht
Doppelschichtkondensatoren,Supercapacitors:EDLC041720
Thin Type
0.4mm
27 x 17mm
5 to 15mF
3.2V(Continous)
5.0V(Peak)
7Ω (1kHz)
-20 ~ +60°C
EDLC041720
(Preliminary)
pdf
119KB
Doppelschichtkondensatoren,Supercapacitors:EDLC212520
Low Profile Type
2.1mm
20 x 25mm
(Without Lead)
350mF
4.2V(Continous)
5.5V(Peak)
55mΩ (1kHz)
-40 ~ +70°C
EDLC212520
pdf
112KB
Doppelschichtkondensatoren,Supercapacitors:EDLC262520
2.6mm
500mF
35mΩ (1kHz)
-40 ~ +70°C
EDLC262520
pdf
110KB
Doppelschichtkondensatoren,Supercapacitors:EDLC302520
2.7mm
500mF
4.2V(Continous)
5.5V(Peak)
95mΩ (1kHz)
-20 ~ +85°C
EDLC302520
(Preliminary)
pdf
119KB
Doppelschichtkondensatoren,Supercapacitors:EDLC371420
Small Footprint Type
3.7mm
20 x 14mm
(Without Lead)
500mF
4.2V(Continous)
5.5V(Peak)
40mΩ (1kHz)
-40 ~ +70°C
EDLC371420
pdf
110KB
Doppelschichtkondensatoren,Supercapacitors:EDLC381420
3.8mm
500mF
3.2V(Continous)
4.2V(Peak)
70mΩ (1kHz)
-30 ~ +85°C
EDLC381420
pdf
110KB

Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK sind in zwei Typen erhältlich - als Wickelkondensatoren und als Folienkondensatoren.
Der gewickelte Typ verfügt über zwei Zellen, in denen eine Elektrode und ein Separator gleichzeitig gewickelt und mit einer Aluminium-Laminatfolie umschlossen werden. Beim dünnlaminierten Typ sind die Elektroden und Separatoren zusätzlich mit einer Laminierfolie aus Edelstahl laminiert und umhüllt, um eine hohe Biegefestigkeit zu erhalten und Biege- und Verdrehungsbelastungen zu widerstehen.

Abbildung 5. Aufbau der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK

Eigenschaften der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) führen die Ladung und Entladung durch Aufnahme und Abgabe von Ionen an der Oberfläche von Aktivkohleelektroden durch.
Da es keine chemische Reaktion der Elektrodenoberfläche gibt, können sie schnell geladen und entladen werden, und aufgrund des physikalischen Phänomens der Ionenabsorption und -desorption ist die Verschlechterung minimal und die Eigenschaften der Ladungs-/Entladevorgänge sind hervorragend.

Das obige Diagramm zeigt Änderungen in den elektrischen Eigenschaften, wenn elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK wiederholten Ladungs-/Entladevorgängen unterzogen werden, indem sie bei 5,5 V geladen, in 5 ms mit 20 A entladen und 20.000 Mal auf 0,9 A geladen werden.

Wie in Abbildung 6 gezeigt, gibt es aufgrund der Ladungs-/Entladevorgänge nahezu keine Veränderung der Eigenschaften. Dadurch können Produkte trotz Ladung/Entladung bei hohen Strom sicher verwendet werden.

Abbildung 6. Stark gegen Ladungs-/Entladevorgänge

Messbedingungen

EDLC262520-501-2F-40
Kapazität: 500 mF
Impedanz @ 1 kHz: 35-mΩ-typ.

Die wichtigsten Materialien, aus denen die elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) bestehen, sind Aktivkohle, Aluminium und Ionenelektrolyt.
Die Kondensatoren werden wiederholt durch einen Mechanismus geladen und entladen, der keine chemischen Reaktionen beinhaltet, um die Funktionen eines Kondensators zu erreichen.
Da die Materialzusammensetzung und der Mechanismus sicher und sauber sind, besteht keine Gefahr einer Entzündung oder Rauchentwicklung, selbst wenn das Bauteil von einem Nagel durchdrungen, verbogen oder erhitzt wird, wenn es vollständig geladen ist. Zudem ist ein Problem von elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) das Austrocknen, was zu einem offenen Zustand führt.

Es besteht keine Gefahr einer Entzündung oder Rauchentwicklung, selbst wenn das Bauteil von einem Nagel durchdrungen, verbogen oder erhitzt wird, wenn es vollständig geladen ist.

Abbildung 7. Keine Gefahr von Entzündung oder Rauchentwicklung

Einsatz der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK

Einsatzbereiche, die die Vorteile der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK nutzen.

Durch Ausgleich der Beschränkungen von Batterien ist es möglich, Funktionen zu erreichen, die mit einer Batterie allein nicht möglich wären.
Als Reserve bei Stromausfall kann eine große Energiemenge pro Gerät erzielt werden.
Durch die Speicherung von Mikro-Energie oder regenerativer Energie ist eine effektive Nutzung von Energie möglich.

Abbildung 8. Einsatz der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK

Batterieunterstützung: Stromunterstützung beim Überschreiben eines Bildschirms mit Batterieantrieb/elektronischem Papier

Bei elektronischem Papier wird durch die Verwendung von EDSKs zur Batterieunterstützung die Geschwindigkeit der Bildschirmanzeige erhöht, und die Seiten können wie echtes Papier umgeblättert werden. Sie eignen sich auch für die vergrößerte Darstellung von kleinen Abbildungen oder Tabellen und ermöglichen die reibungslose Anzeige von PDF-Dateien.

In Audio-Equipment, bei dem plötzliche Leistungsänderungen auftreten, wird gleichzeitig eine große Menge an Strom vom elektrischen Doppelschichtkondensator (EDSK/Superkondensator) an die Verstärkereinheit zugeführt, um die Batterie zu unterstützen.

Abbildung 9: Batterieunterstützung: Stromunterstützung beim Überschreiben eines Bildschirms mit Batterieantrieb/Beispiel für die Verwendung von elektronischem Papier

Batterieunterstützung: Spannungsangleichung bei hoher Belastung durch Batteriebetrieb/tragbaren Audioplayern

Verstärker der Klasse D werden in tragbaren Audioplayern und anderen Geräten verwendet.
Verstärker der Klasse D bestehen aus einem Tiefpassfilter-Schaltungsblock, der aus einem PWM-Modulator, zwei Ausgangsleistungs-MOSFETs, einem Rauschunterdrückungsfilter (einschließlich TPF-Induktivität) und einem Kerbfilter mit ESD-Schutzfunktion besteht.
Durch die Kombination des Ausgangsleistungs-MOSFETs (im Beispiel unten das PVCC-Teil) mit einem elektrischen Doppelschichtkondensator (EDSK/Superkondensator) von TDK kann der elektrische Doppelschichtkondensator (EDSK/Superkondensator) selbst bei einer plötzlichen Leistungsänderung sofort eingesetzt werden und die Batterie unterstützen, indem er der Verstärkereinheit eine große Menge an Strom zuführt.

Abbildung 10: Batterieunterstützung: Spannungsangleichung bei hoher Belastung durch Batteriebetrieb/Beispiel eines tragbaren Audioplayers

Batterieunterstützung: Stromunterstützung bei drahtloser Übertragungstechnik mit Batterieantrieb/Intelligente Zähler für Wasser und Gas

Mit zunehmender Leistungsfähigkeit von intelligenten Wasser- und Gaszählern werden Funktionen zur drahtlosen Informationsübertragung hinzugefügt.
Intelligente Wasser- und Gaszähler verwenden eine Batterie als Stromquelle, aber mit der Entwicklung der drahtlosen Funktionen wird eine Stromunterstützung notwendig.
Beutelförmige elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren), die effektiv für die Batterieunterstützung und gleichzeitig kompakt sind, gewinnen an Aufmerksamkeit.

Abbildung 11: Batterieunterstützung: Stromunterstützung bei drahtloser Übertragungstechnik mit Batterieantrieb/Beispiel intelligenter Wasser- und Gaszähler

Batterieunterstützung: Batterieunterstützung beim Betrieb von Fingerabdrucksensoren/Fingerabdruck-Authentifizierungskarten

Fingerabdruck-Authentifizierungskarten benötigen eine Stromunterstützung während des Betriebs der Fingerabdrucksensoren.
Es gibt viele Arten von NFC-Endgeräten, und es gibt Unterschiede in der Leistung, die geliefert werden kann. Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) sind für einen reibungslosen Betrieb der Kartenauthentifizierung auch bei den derzeit weit verbreiteten Endgeräten geeignet.
Da biometrische Daten bei der Karte nicht nach außen dringen, werden Sie mit Blick auf die Sicherheit interessanter, ebenso wie die dünnen elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren), die diese Karten möglich machen.
Darüber hinaus ist die Karte eine sichere Gerätestruktur, und sie kann beruhigt entsorgt werden.

Abbildung 12: Stromunterstützung: Stromunterstützung beim Betrieb von Fingerabdrucksensoren/Anwendungsbeispiel in einer Fingerabdruck-Authentifizierungskarte

Notstromversorgung: Notstromversorgung bei Stromausfall/SSD

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) mit großer Kapazität eignen sich für den Einsatz als Notstromversorgung bei unerwartetem Stromausfall und können zum Schutz von Geräten wie SSDs vor Stromausfall eingesetzt werden.

Für Unternehmens-SSDs usw. wird der NAND-Flash-Speicher als Speicherelement verwendet, und beim Schreiben von Daten werden die Daten vorübergehend im DRAM-Cache-Speicher gespeichert und gemeinsam in den Flash-Speicher geschrieben, um die Datenschreibgeschwindigkeit zu verbessern.
Um bei einem unerwarteten Stromausfall sicherzustellen, dass die Daten im Cache-Speicher zuverlässig in den NAND-Flash-Speicher geschrieben werden, werden in der Regel mehrere Kondensatoren eingesetzt und Stromverlustschutzmaßnahmen ergriffen.
Für solche Stromverlustschutzmaßnahmen können elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) mit hoher Kapazität verwendet werden.

Abbildung 13. Notstromversorgung: Notstromversorgung bei Stromausfall/Beispiel für den Einsatz von SSD

Mikro-Energiespeicher: Speicherung von Mikro-Energie aus der Umgebung und Bereitstellung bei Bedarf/Batterielose drahtlose Sensoren

Die elektrischen Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) von TDK haben eine niedrige Impedanz, so dass auch bei instabilen Strommengen beim Energy Harvesting eine hervorragende Aufladung und eine für die Anwendung geeignete Entladung möglich ist, was sie ideal für Energy-Harvesting-Anwendungen macht.

Es ist möglich, elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) mit elektrischer Leistung aus der Umgebung mithilfe von Photovoltaikzellen aufzuladen und die von Sensoren erfassten Daten (Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.) über eine bestimmte Entfernung drahtlos zu übertragen.

Abbildung 14. Mikro-Energiespeicher: Speicherung von Mikro-Energie aus der Umgebung und Bereitstellung bei Bedarf/Beispiel für den Einsatz eines batterielosen drahtlosen Sensors

Regenerative Energiespeicherung: Speicherung von regenerativer Energie und stabiler Betrieb von Lasten/Mikromotoren

Die Nutzung von überschüssiger regenerativer Energie ist eine Technologie, die in Zukunft zur weiteren Energieeinsparung beitragen wird.
Mit der zunehmenden Verbreitung von kleinen Robotern werden elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) eingesetzt, um überschüssige Energie in Batterien effizient zu speichern.
Ein stabiler Betrieb ist möglich, indem instabile Energie durch elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDSK/Superkondensatoren) geleitet wird.
Die gespeicherte Energie kann auch genutzt werden, um eine große Menge an Energie zur Unterstützung während des Betriebs bereitzustellen.

Abbildung 15. Regenerative Energiespeicherung: Speicherung von regenerativer Energie und Batterieunterstützung/Einsatzbeispiel in einem Mikromotor