Superkondensatoren, auch bekannt als Ultrakondensatoren oder Doppelschichtkondensatoren, sind Energiespeichergeräte, die sich durch ihre hohe Leistungsdichte und schnelle Lade- und Entladezeiten auszeichnen. Sie funktionieren auf Basis von zwei Hauptprinzipien: 1. **Elektrostatische Doppelschicht**: Superkondensatoren speichern Energie durch die Bildung einer elektrostatischen Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen einem Elektrodenmaterial und einem Elektrolyten. Wenn eine Spannung angelegt wird, sammeln sich positive Ionen aus dem Elektrolyten an der negativen Elektrode und negative Ionen an der positiven Elektrode. Diese Ionen bilden eine Doppelschicht, die als Kapazität fungiert. 2. **Pseudokapazität**: Zusätzlich zur elektrostatischen Doppelschicht können Superkondensatoren auch Energie durch reversible Redoxreaktionen an der Oberfläche der Elektroden speichern. Diese Pseudokapazität trägt zur Gesamtkapazität des Superkondensators bei und ermöglicht eine höhere Energiedichte im Vergleich zu herkömmlichen Kondensatoren. Die Hauptkomponenten eines Superkondensators sind: - **Elektroden**: Meist aus porösem Kohlenstoffmaterial, das eine große Oberfläche bietet, um die Menge der gespeicherten Ladung zu maximieren. - **Elektrolyt**: Eine ionenleitende Flüssigkeit oder ein Gel, das die Ionenbewegung zwischen den Elektroden ermöglicht. - **Separator**: Ein Material, das die beiden Elektroden physisch trennt, um Kurzschlüsse zu verhindern, aber Ionen durchlässt. Superkondensatoren haben eine geringere Energiedichte als Batterien, aber eine viel höhere Leistungsdichte, was sie ideal für Anwendungen macht, die schnelle Lade- und Entladezyklen erfordern, wie z.B. in der Elektromobilität, bei regenerativen Bremsen und in unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV).