Superkondensatoren versprechen viel, können aber noch nicht mit aktuellen Batterien mithalten. Um das zu ändern, arbeiten diverse Unternehmen daran, Superkondensatoren immer weiter zu verbessern. Dabei setzen sie auch auf das recht neue, als “Wundermaterial” gehypte Graphen.

Superkondensatoren: Kurze Ladezeiten und lange Lebensdauer

Superkondensatoren oder Supercaps können Energie extrem schnell speichern und abgeben, was sie als Energiespeicher sehr interessant macht. Leder können sie noch nicht so viel Energie speichern wie normale Batterien, und auch nicht so lange. Dafür halten sie viel länger, weil sie nicht wie herkömmliche Batterien an Leistung verlieren.

Deshalb werden Superkondensatoren in Elektrofahrzeugen bisher nur zur Verstärkung der normalen Batterie eingesetzt. Schweren Nutzfahrzeugen und Bussen liefern sie beim Anfahren einen Energieschub, in elektrischen Rennfahrzeugen speichern sie die Bremsenergie und geben sie blitzschnell wieder ab.

So kann Graphen Superkondensatoren verbessern

Graphen soll nun dabei helfen, dass Superkondensatoren noch besser werden und irgendwann die Batterien in Elektroautos ganz ersetzen können. Das Material wurde 2004 an der Universität von Manchester entdeckt und besteht aus Kohlenstoff, dessen Atome zweidimensional statt wie sonst dreidimensional angeordnet sind. Graphen besteht aus einer einzigen Atomlage Kohlenstoff. Aufgrund dieser Beschaffenheit hat Graphen jede Menge toller Eigenschaften: Es ist dünn und extrem fest, hat eine große Oberfläche, leitet Strom und Hitze hervorragend, und ist auch noch transparent.

Mögliche Anwendungen gibt es viele. Auch für die Batterieforschung ist Graphen sehr interessant, gerade wegen seiner großen Oberfläche. Denn diese bestimmt die Kapazität von Superkondensatoren. Graphen könnte ihre Leistung so weit verbessern, dass sie E-Autos oder Elektronik allein mit Strom versorgen können. Smartphones wären in Sekunden geladen, Elektroautos während einer Pause an der Ampel.

Diese Firmen setzen auf Supercaps aus Graphen

Weil das Potenzial so riesig ist, arbeiten einige Firmen daran, Graphen und Supercaps zusammen zu bringen. Zum Beispiel die chinesische Firma Dongxu Optoelectronics: Ihr Superkondensator aus Graphen soll die Kapazität einer typischen Laptop-Batterie haben und in 15 Minuten geladen sein – statt wie heute in mehreren Stunden.

Auch das britische Unternehmen ZapGo nutzt Graphen für Superkondensatoren und setzt dabei auf eine Mischung aus Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Skeleton Technologies aus Estland entwickelt Supercaps und Ultracaps aus sogenanntem „Curved Graphene“, das eine extrem hohe Leistungs- und Energiedichte haben soll.

Wann kommt der Durchbruch?

Warum hat sich Graphen noch nicht durchgesetzt, trotz der vielen Forschung und der vielen Anwendungsmöglichkeiten? Vor allem deshalb, weil es sich noch nicht preisgünstig herstellen lässt, eine industrielle Massenfertigung ist noch zu teuer. So lange die Nachfrage aber nicht steigt, wird die Herstellung nicht günstiger, und umgekehrt. Schon vor zwei Jahren erregte Samsung deshalb Aufsehen mit der Meldung, man habe Graphen aus Siliciumdioxid synthetisiert. Das würde den Preis der industriellen Herstellung senken. Samsung will angeblich schon in zwei Jahren ein Smartphone mit Graphen-Akku auf den Markt bringen.

Umweltfreundlich ist Graphen übrigens auch nicht unbedingt – zwar sind Batterien aus dem Material umweltfreundlicher als Lithium-Ionen-Akkus, und sie lassen sich auch leichter recyceln. Doch auch bei der Graphen-Herstellung werden aggressive Chemikalien verwendet. Werden diese Probleme aber gelöst, kann Graphen die Welt der Elektromobilität (und viele andere Lebensbereiche) für immer verändern.

Quellen / Weiterlesen

A graphene breakthrough hints at the future of battery power | Wired
Warum setzt sich das „Wundermaterial“ Graphen nicht durch? | GQ
Bildquelle: Pixabay

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