Warum gibt es keine 400-V-Ultrakondensatoren?

Ein Hochspannungs-Superkondensator/Ultrakondensator wäre ein Widerspruch zu bestehenden Technologien. Sie erreichen ihre hohen kapazitiven Werte durch ein superdünnes Dielektrikum aus speziellen Materialien, daher die niedrige Spannungsgrenze.

Einen 400-Volt-Kondensator zu bauen bedeutet, ein dickeres „festes“ Dielektrikum mit gebräuchlicheren Materialien zu haben, was die Größe stark „fettet“.

Es gibt große 450-Volt-Elektrolytkondensatoren bis 20.000 uF oder mehr. Einen Superkondensator mit der gleichen Nennspannung zu haben, würde die großen Dosenelektrolyten duplizieren.

Super-Kondensatoren/Ultra-Kondensatoren gibt es schon seit ein paar Jahrzehnten, wobei hauptsächlich die Materialien geändert wurden, um Eigenverluste zu reduzieren. Graphen ist der neueste Trend. Die Gesetze der Physik und Chemie begrenzen die Größe solcher Kondensatoren, sonst müssten wir sie schon kaufen.

Ingenieure würden gerne riesige Superkondensatoren für Autos usw. haben, also gibt es laufende Bemühungen, dieses Ziel zu erreichen.

Dies ist ein Ausschnitt aus Wikipedia:

Ein Superkondensator (SC) (auch elektrischer Doppelschichtkondensator (EDLC), auch Supercap, Ultrakondensator oder Goldcap genannt) ist ein Hochleistungskondensator mit viel höheren Kapazitätswerten als andere Kondensatoren (aber niedrigeren Spannungsgrenzen), die die Lücke zwischen elektrolytischen Kondensatoren schließen Kondensatoren und wiederaufladbare Batterien. Sie speichern normalerweise 10- bis 100-mal mehr Energie pro Volumen- oder Masseeinheit als Elektrolytkondensatoren, können Ladung viel schneller aufnehmen und abgeben als Batterien und tolerieren viel mehr Lade- und Entladezyklen als wiederaufladbare Batterien.

Superkondensatoren werden in Anwendungen eingesetzt, die viele schnelle Lade-/Entladezyklen statt einer kompakten Langzeitenergiespeicherung erfordern: in Autos, Bussen, Zügen, Kränen und Aufzügen, wo sie für regeneratives Bremsen, kurzfristige Energiespeicherung oder Burst-Modus-Stromversorgung verwendet werden . Kleinere Einheiten werden als Speichersicherung für statische Arbeitsspeicher (SRAM) verwendet.

Im Gegensatz zu gewöhnlichen Kondensatoren verwenden Superkondensatoren nicht das herkömmliche feste Dielektrikum, sondern verwenden elektrostatische Doppelschichtkapazität und elektrochemische Pseudokapazität, die beide zur Gesamtkapazität des Kondensators beitragen, mit einigen Unterschieden:

Elektrostatische Doppelschichtkondensatoren verwenden Kohleelektroden oder Derivate mit viel höherer elektrostatischer Doppelschichtkapazität als elektrochemische Pseudokapazität, wodurch eine Ladungstrennung in einer Helmholtz-Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen der Oberfläche einer leitfähigen Elektrode und einem Elektrolyten erreicht wird. Die Ladungstrennung liegt in der Größenordnung von wenigen Ångström (0,3–0,8 nm), viel kleiner als bei einem herkömmlichen Kondensator.

Elektrochemische Pseudokondensatoren verwenden Metalloxid- oder leitende Polymerelektroden mit einer hohen Menge an elektrochemischer Pseudokapazität zusätzlich zur Doppelschichtkapazität. Pseudokapazität wird durch faradayschen Elektronenladungstransfer mit Redoxreaktionen, Interkalation oder Elektrosorption erreicht. Hybridkondensatoren wie der Lithium-Ionen-Kondensator verwenden Elektroden mit unterschiedlichen Eigenschaften: eine weist hauptsächlich elektrostatische Kapazität und die andere hauptsächlich elektrochemische Kapazität auf.

Superkondensatoren werden hergestellt, indem viele, viele Schichten leitfähiger Platten und Dielektrika zusammen in einem Gehäuse angeordnet werden. Um auf kleinem Raum eine sehr hohe Kapazität zu erhalten, muss jede Platte sehr eng beieinander liegen (das Dielektrikum muss extrem dünn sein). Die Dicke des Dielektrikums begrenzt in den meisten Fällen die Spannungspegel. 400 Volt können sehr leicht durch ein dünnes Dielektrikum schlagen, wodurch der Kondensator unbrauchbar wird. Die niedrige Spannung ist erforderlich, um sicherzustellen, dass das Dielektrikum während des Gebrauchs nicht zusammenbricht.

Es ist wirklich schade, dass die meisten dieser Antworten nicht korrekt sind. Einfach nur ein extrem dünnes Dielektrikum zu haben, ist eigentlich nicht die Art, wie Superkondensatoren hergestellt werden. So werden nämlich Elektrolytkondensatoren hergestellt. Eine der beiden leitenden Platten bildet eine ultradünne Oxidschicht, wodurch das Dielektrikum extrem dünn sein kann. Der Hauptgrund, warum Superkondensatoren eine niedrige Spannung haben, liegt in der Durchbruchspannung des im Kondensator verwendeten Elektrolyten, nicht in seinem Dielektrikum.