Wie wird der Strom zum Elektrolyten in Elektrolytkondensatoren geführt?
über Folien gleichen Metalls wie das der Anode oder über eine andere geeignete Kontaktierung
Kondensator__Elektrotechnik_
Kondensator__Elektrotechnik_

==== Elektrolytkondensatoren ====
Verschiedene Bauformen von Tantal- und von Aluminium-Elektrolytkondensatoren
Elektrolytkondensatoren (auch Elko genannt) sind gepolte Kondensatoren, deren Anoden-Elektrode aus einem Metall (Aluminium, Tantal und Niob) besteht, auf dem durch Elektrolyse (anodische Oxidation, Formierung) eine äußerst dünne, elektrisch isolierende Schicht aus dem Oxid des Anodenmetalls erzeugt wird, die das Dielektrikum des Kondensators bildet. Zur Vergrößerung der Oberfläche wird die Anode strukturiert, bei Aluminium-Elkos wird die Anodenfolie aufgeraut, bei Tantal- und Niob-Elkos wird Metallpulver zu einem schwammartigen Körper gesintert. Der Elektrolyt kann aus einem flüssigen Elektrolyten (Ionenleiter) oder einem festen Elektrolyten (Elektronenleiter) bestehen und bildet die Kathode des Elektrolytkondensators, die sich der strukturierten Oberfläche der Anode perfekt anpassen muss. Die Stromzuführung zum Elektrolyten erfolgt über Folien gleichen Metalls wie das der Anode oder über eine andere geeignete Kontaktierung. Elektrolytkondensatoren sind, mit Ausnahme bipolarer Elektrolytkondensatoren, immer gepolte Bauelemente, die Anode ist der positive Anschluss. Sie dürfen niemals mit falsch gepolter Spannung betrieben werden (Explosionsgefahr) und können schon bei geringer Überspannung zerstört werden. Zur besseren Verpolungssicherheit gibt es Bauformen mit drei Pins, welche in Form eines unregelmäßigen Dreiecks angeordnet sind und daher nur in einer bestimmten Position in die Platine gelötet werden können. Der dritte Pin ist je nach Hersteller entweder unbeschaltet, mit dem Gehäuse oder mit der Kathode verbunden. Durch gegenpolige Serienschaltung zweier Anodenfolien in einem Kondensatorgehäuse werden für spezielle Anwendungen (zum Beispiel Tonfrequenzweichen) auch Bipolar-Elektrolytkondensatoren für Wechselspannungsbetrieb hergestellt. Neueste Entwicklungen auf dem Gebiet der Elektrolytkondensatoren sind Aluminium- und Tantal-Elektrolytkondensatoren mit Polymer-Elektrolyten aus leitfähigen Polymeren, die sich durch besonders geringe interne ohmsche Verluste auszeichnen.
Capacitor_Plague
Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit geöffneten Sollbruchstellen im Becher, an denen eingetrocknete Elektrolytreste sichtbar sind
Blick auf eine geöffnete Sollbruchstelle mit eingetrockneten Resten des Elektrolyten
Elkos mit ausgedrücktem Gummistopfen und aufgeblähtem Becher, Herstelldatum „0206“ (Juni 2002)
Brandstelle auf einer Platine, verursacht durch ausgelaufenen Elektrolyten, der zum Kurzschluss zwischen Leiterbahnen geführt hat.
Als Capacitor Plague (deutsch: Kondensatorpest) oder auch „Badcaps“ (deutsch: schlechte Kondensatoren) wurde das vorzeitige massenhafte Ausfallen von Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten bezeichnet, das Ende 1999 begann, überwiegend Elektrolytkondensatoren taiwanischer Hersteller betraf und in den Jahren 2002 bis 2007 zu hohen Ausfallraten bei PC-Motherboards, Stromversorgungen, LCD-Monitoren und vielen weiteren elektronischen Geräten führte. Die Ausfälle wurden durch eine wassergetriebene Korrosion verursacht und konnten auf einen fehlerhaften Elektrolyten zurückgeführt werden. Die damit hergestellten problembehafteten taiwanischen Kondensatoren waren nach statistischen Berechnungen insgesamt bis Ende 2007 ausgefallen.
Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten, die nach Ende 2007 und später mit ähnlichen Erscheinungsformen wie die „Capacitor Plague“ in Geräten auffällig werden und zu Fehlfunktionen des Gerätes geführt haben, werden aber mit großer Wahrscheinlichkeit ihr durch Austrocknung bedingtes natürliches Lebensdauerende erreicht haben. Erscheinungsbilder dieser Art sind bei Elkos, die mit einem sehr hohen Wasseranteil im Elektrolyten arbeiten, nicht ungewöhnlich. Tantal-Elektrolytkondensator Elektrolytkondensator
Capacitor_Plague
Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit geöffneten Sollbruchstellen im Becher, an denen eingetrocknete Elektrolytreste sichtbar sind
Blick auf eine geöffnete Sollbruchstelle mit eingetrockneten Resten des Elektrolyten
Elkos mit ausgedrücktem Gummistopfen und aufgeblähtem Becher, Herstelldatum „0206“ (Juni 2002)
Brandstelle auf einer Platine, verursacht durch ausgelaufenen Elektrolyten, der zum Kurzschluss zwischen Leiterbahnen geführt hat.
Als Capacitor Plague (deutsch: Kondensatorpest) oder auch „Badcaps“ (deutsch: schlechte Kondensatoren) wurde das vorzeitige massenhafte Ausfallen von Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten bezeichnet, das Ende 1999 begann, überwiegend Elektrolytkondensatoren taiwanischer Hersteller betraf und in den Jahren 2002 bis 2007 zu hohen Ausfallraten bei PC-Motherboards, Stromversorgungen, LCD-Monitoren und vielen weiteren elektronischen Geräten führte. Die Ausfälle wurden durch eine wassergetriebene Korrosion verursacht und konnten auf einen fehlerhaften Elektrolyten zurückgeführt werden. Die damit hergestellten problembehafteten taiwanischen Kondensatoren waren nach statistischen Berechnungen insgesamt bis Ende 2007 ausgefallen.
Aluminium-Elektrolytkondensatoren mit flüssigen Elektrolyten, die nach Ende 2007 und später mit ähnlichen Erscheinungsformen wie die „Capacitor Plague“ in Geräten auffällig werden und zu Fehlfunktionen des Gerätes geführt haben, werden aber mit großer Wahrscheinlichkeit ihr durch Austrocknung bedingtes natürliches Lebensdauerende erreicht haben. Erscheinungsbilder dieser Art sind bei Elkos, die mit einem sehr hohen Wasseranteil im Elektrolyten arbeiten, nicht ungewöhnlich. Tantal-Elektrolytkondensator

=== Selbstheilung ===
Bei MnO2-Ta-Elkos mit Strombegrenzung wird bei einem punktuellen Durchschlag der leitfähige Elektrolyt MnO2 thermisch in das isolierende Mn2O3 umgewandelt und die Fehlstelle wird abgeschaltet.
Alle Elektrolytkondensatoren neigen eigentlich zur Selbstheilung ihrer Oxidschicht im Falle von punktuellen Verunreinigungen, Oxidbrüchen oder geschwächten Oxidstellen, sofern der Elektrolyt den Sauerstoff zum Aufbau des Oxids liefern kann. Jedoch können feste Elektrolyte, im Gegensatz zu flüssigen Elektrolyten, keinen Sauerstoff zum Aufbau einer neuen Oxidschicht liefern. Außerdem gibt es mit der Feldkristallisation bei Tantal-Elkos mit MnO2-Elektrolyten eine inhärente Ausfallursache, die in der Struktur des Anodenoxids liegt und nicht durch den Aufbau einer neuen Oxidschicht geheilt werden kann. Hier kann nur eine Strombegrenzung eine Selbstheilung bewirken. Diese bewirkt, dass sich bei Tantal-Elektrolytkondensatoren mit Mangandioxid-Elektrolyten im Falle eines punktuellen Durchschlags im Dielektrikum die Fehlstelle durch den Kurzschluss-Strom nicht über etwa 450 °C aufheizt. Bei dieser Temperatur gibt das leitfähige Mangandioxid MnO2 Sauerstoff ab und wandelt sich in isolierendes Mn2O3 um. Die Fehlstelle wird isoliert und der Strom hört auf zu fließen. Dieser Bereich trägt dann nicht mehr zur Gesamtkapazität bei.
Bei Polymer-Tantal-Elektrolytkondensatoren besteht die Gefahr des Brandes nicht. Zwar kann auch bei den Polymer-Tantal-Elkos Feldkristallisation auftreten, jedoch wird in diesem Fall die Polymerschicht punktuell erwärmt, wodurch das Polymer je nach Typ entweder oxidiert und hochohmig wird oder aber verdampft. Die Fehlstelle wird isoliert. Der Bereich um die Fehlstelle wird freigestellt und trägt nicht mehr zur Kapazität des Kondensators bei. Elektrolytkondensator

=== Umpolspannung (Falschpolung) ===
Elektrolytkondensatoren, sowohl mit Aluminium- als auch mit Tantal- oder Niob-Anode, sind generell polarisierte Kondensatoren, deren Anode mit positiver Spannung gegenüber der Kathode betrieben werden muss. Es kann aber unterschieden werden zwischen Al-Elkos mit flüssigem Elektrolyten, die mit einer Kathodenfolie konstruiert sind und den Tantal- und Niob-Elkos, die mit einem festen Elektrolyten arbeiten.
Al-Elkos mit flüssigem Elektrolyten sind konstruktiv mit einer Kathodenfolie als Stromzuführung zum Elektrolyten versehen. Diese Kathodenfolie trägt ebenfalls eine dünne Oxidschicht, die eine Spannungsfestigkeit von etwa 0,6 V bei höheren Temperaturen und 1,5 V bei Raumtemperatur besitzt. Deshalb sind Al-Elkos relativ unempfindlich gegenüber kurzfristigen und sehr kleinen Umpolspannungen. Diese Eigenschaft darf jedoch nicht für eine dauerhafte Belastung mit einer kleinen Wechselspannung ausgenutzt werden. Umpolspannungen über diese 1,5 V hinaus können Al-Elkos zerstören.
Wird eine Umpolspannung an einem Elektrolytkondensator mit festem Elektrolyten angelegt, so beginnt, von einem typabhängigen Schwellenwert an, ein Strom zu fließen. Dieser Strom fließt zunächst in lokalen Bereichen, in denen Verunreinigungen, Oxidbrüche oder Fehlstellen vorliegen. Obwohl es sich um sehr kleine Ströme handelt, entsteht dadurch lokal eine thermische Belastung, die zur Zerstörung der Oxidschicht führen kann. Eine längere Zeit am Ta- oder Nb-Elektrolytkondensator anliegende Umpol- oder Falschpolspannung über den typabhängigen Schwellenwert hinaus führt unweigerlich zum Kurzschluss und somit zur Zerstörung des Kondensators.
Um die Gefahr der Falschpolung beim Bestücken zu minimieren, werden alle Elektrolytkondensatoren mit einer Markierung der Polarität versehen, siehe Polaritätskennzeichnung.
Als Ausnahme bei der Falschpolung sind bipolare Elektrolytkondensatoren zu betrachten, die mit zwei gegenpoligen geschalteten Anoden aufgebaut sind.