Aluminium-Elektrolytkondensator

Ein Aluminium-Elektrolytkondensator, auch „Elko“ genannt, ist ein gepolter Kondensator, dessen Anodenelektrode (+) aus einer Aluminiumfolie besteht, auf der durch anodische Oxidation, auch Formierung genannt, eine gleichmäßige, der Nennspannung angepasste äußerst dünne elektrisch isolierende Aluminiumoxidschicht als Dielektrikum erzeugt wird. Ein flüssiger oder fester Elektrolyt, der sich geometrisch der Oberflächenstruktur der Anode anpasst, bildet die Kathode (-) des Kondensators. Eine zweite Aluminiumfolie kontaktiert den Elektrolyten und bildet die elektrische Verbindung zum negativen Anschluss des Kondensators.

Aluminium-Elektrolytkondensatoren gliedern sich durch die Verwendung unterschiedlicher Elektrolytsysteme in zwei Unterfamilien:

• Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyten, auch „nasse“ Elkos genannt, die im vorliegenden Artikel beschrieben sind, und
• Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit festem Elektrolyten, siehe Polymer-Elektrolytkondensator und SAL-Elektrolytkondensator.

Besonderheit der Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyten ist der Aggregatzustand des Elektrolyten. Als Flüssigkeit ist er stärker den Einflüssen der Temperatur ausgesetzt als ein fester Elektrolyt und er kann durch Austrocknungsvorgänge verdunsten. Dadurch altern Elkos und verändern im Laufe der Zeit ihre Kennwerte. Andererseits liefert der flüssige Elektrolyt den Sauerstoff für die Selbstheilung der Oxidschicht beim Auftreten von Fehlstellen (Nachformierung), wodurch niedrige Restströme erreicht werden.

Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigem Elektrolyten besitzen, mit wenigen Ausnahmen, eine durch Ätzung sehr stark vergrößerte Anodenoberfläche (rau) zur Erhöhung der Kapazität. Zusammen mit dem sehr dünnen Dielektrikum sowie der Möglichkeit, die Dicke der Oxidschicht einer gewünschten Spannungsfestigkeit anzupassen, erreichen sie, verglichen mit Keramik- und Kunststoff-Folienkondensatoren eine höhere spezifische Kapazität. Sie werden hergestellt mit Kapazitätswerten von 0,1 µF bis 2.700.000 µF (2,7 F)^[1] mit Nennspannungswerten von 4 V bis 630 V.^[2] Sie zeichnen sich außerdem durch eine große Anzahl unterschiedlicher Baugrößen in unterschiedlichen Bauformen aus, wodurch ihr Anwendungsspektrum bis in den Bereich großer Leistungen hineinreicht. Durch Wahl einer Baureihe mit einer entsprechenden Lebensdauerspezifikation kann außerdem der Alterungsprozess der Elkos den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.

Aluminium-Elektrolytkondensatoren, die dank ihrer hohen Kapazitäten auch bei niedriger Frequenz wie z. B. der Netzfrequenz schon niedrige Impedanzen aufweisen, werden typischerweise in Netzteilen, Schaltnetzteilen und Gleichspannungswandlern zum Glätten und Sieben gleichgerichteter Spannungen eingesetzt. Sie puffern Versorgungsspannungen bei plötzlichen Lastspitzen in digitalen Schaltungen und bilden den Energiespeicher in Gleichspannungs-Zwischenkreisen von Frequenzumrichtern, in Airbag-Schaltungen oder in Fotoblitzgeräten.

Aluminium-Elektrolytkondensatoren sind gepolte Kondensatoren, die nur mit Gleichspannung betrieben werden dürfen. Falschpolung oder Wechselspannung, aber auch Spannungen größer als die Nennspannung sowie Rippelstrom-Überlastung können zu einem elektrischen Kurzschluss und zur Zerstörung der Kondensatoren führen. Dabei können sie sogar explodieren.

Als Sonderform werden auch bipolare Aluminium-Elektrolytkondensatoren hergestellt. Sie bestehen aus zwei intern in Gegenpolung geschalteten Anoden. Bipolare Elektrolytkondensatoren können mit Wechselspannung betrieben werden.

1. ↑ CDE, series DCMC, cde.com (PDF; 1,0 MB)
2. ↑ Jianghai, 630-V-Elkos jianghai-europe.com (Memento des Originals vom 16. November 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/jianghai-europe.com (PDF; 701 kB)