Geräte in Sekunden laden: Durchbruch bei Superkondensatoren könnte neue Generation von Speichern ermöglichen

Ein Forscherteam der Monash University hat ein neues, kohlenstoffbasiertes Material entwickelt, das es Superkondensatoren ermöglicht, deutlich mehr Energie zu speichern. Dadurch wird eine der Haupteinschränkungen für die Nutzung in kompakten Geräten überwunden. Dieser Durchbruch wird im Fachjournal Nature Communications detailliert beschrieben und könnte den Weg für eine neue Generation von Energiespeichergeräten ebnen.

Superkondensatoren sind dafür bekannt, dass sie sich extrem schnell auf- und entladen können. Sie sind jedoch berüchtigt für ihre geringe volumetrische Energiedichte. Das bedeutet, dass sie im Vergleich zu Batterien pro Größe viel weniger Energie speichern können. Das Forscherteam der Monash University hat dieses Problem mit einer neuen Materialarchitektur namens Multiscale Reduced Graphene Oxide (M-rGO) gelöst.

Das Material wird aus natürlichem Graphit hergestellt, und zwar durch einen schnellen Wärmebehandlungsprozess. Dieser bildet eine einzigartige Struktur aus stark gekrümmten und verworrenen Graphen-Kristalliten. Die Forscher machten zudem eine erstaunliche Entdeckung: Diese gekrümmte Struktur ermöglicht es Ionen aus dem Elektrolyten, tief in die Zwischenschichträume des Materials einzudringen, ein Prozess, den sie „elektrochemische Zwischenschicht-Expansion“ nennen. Dies führt zu einer größeren Oberfläche für die Energiespeicherung.

Die Ergebnisse waren herausragend. In Form von Pouch-Zellen erreichte das neue Material eine volumetrische Energiedichte von 99,5 Wh/l und kann somit mit Blei-Säure-Batterien konkurrieren. Zudem zeigte es eine hohe Leistungsdichte von 69,2 kW/L.

Diese Entdeckung könnte es uns ermöglichen, schnell aufladbare Superkondensatoren zu bauen, die genug Energie speichern, um Batterien in vielen Anwendungen zu ersetzen und die Energie viel schneller abzugeben. – Professor Majumder.

DEin Ausgründungsunternehmen der Monash University namens Ionic Industries kommerzialisiert die Technologie nun und arbeitet mit Partnern zusammen, um das neue Material auf den Markt zu bringen. Gelingt dies, könnten wir Geräte erhalten, die sich in Sekundenschnelle aufladen lassen.