Superkondensatoren der nächsten Generation

Forschende des Carbon Composite Materials Research Center am Koreanischen Institut für Wissenschaft und Technik (KIST) verbesserten die Speicherkapazität eines Superkondensators (Supercap). Seine Elektroden bestehen aus einer nanoskaligen Faserstruktur aus Kohlenstoffnanoröhren und einem leitfähigen Polymer Polyanilin. Diese Elektroden haben die Eigenschaft mehr elektrische Energie als herkömmliche Systeme derselben Art zu speichern. Demnach verfügt der Kondensator von Bon-Cheol Ku und Seo Gyun Kim über eine Kapazität von 1.714 Farad pro Gramm und eine volumetrische Energiedichte von 820 mWh/cm³ und eine gravimetrische Energiedichte von 418 Wh/kg.

Superkondensatoren haben Vorteile gegenüber Batterien

Anders als herkömmliche Batterien lassen sich Superkondensatoren schneller laden und geben diese Energie auch wieder schneller ab. Sie laden innerhalb weniger Minuten, wohingegen Batterien meist Stunden benötigen. Insbesondere die schnelle Energiefreigabe ist ein wichtiger Aspekt für die Energiewende, denn diesen Vorteil kann sich die Automobilindustrie zunutze machen. Beispielsweise kann die Energie schnell an ein E-Auto abgeben werden, das plötzlich stark beschleunigen oder eine starke Steigung bewältigen muss.

Ein weiterer Vorteil des Superkondensators ist der geringere Verschließ gegenüber Batterien, denn diese verlieren nach einigen Jahren ihre Kapazität. Das führt dazu, dass sich die Reichweite von Elektroautos drastisch reduziert oder das Smartphone bereits nach wenigen Stunden entladen ist. Demgegenüber können Kondensatoren Zehntausende Lade- und Entladezyklen standhalten, ohne dabei Leistung einzubüßen. Jedoch gibt es einen Nachteil, denn ihre Speicherkapazität pro Volumen ist wesentlich geringer als die von Batterien. Doch die südkoreanischen Forscher haben dieses Manko nun ein stückweit verringert.

Massenherstellung bereits in Vorbereitung

Dieser Superkondensator besteht aus zwei Fasermatten, zwischen denen sich eine weitere Faser befindet. Diese bezeichnen die Forscher als Dielektrikum. Diese Fasern sind derart flexibel, dass man sie aufrollen oder falten kann, sodass sie sich an den zur Verfügung stehenden Raum anpassen können. Darüber hinaus haben sich die Forscher des Carbon Composite Materials Research Center am Koreanischen Institut für Wissenschaft und Technik (KIST) nicht nur auf die Labortauglichkeit beschränkt, sondern entwickelten auch eine Produktionstechnik. Mit deren Hilfe sollen sich die notwendigen Kohlenstoffnanoröhrchen und die nanostrukturierten Elektroden kostengünstig produzieren lassen.

Momentan bereiten die Forscher die Massenherstellung vor, damit die Superkondensatoren Speichersysteme in elektrischen Verkehrsmitteln, Drohnen und stationären Anwendungen unterstützen sollen. Im Zuge dessen sollen sie z.B. die Speicherung von Überschussstrom aus Wind- und Solaranlagen regulieren.

Quellen / Weiterlesen