Supercaps der nächsten Generation entwickelt
Speicherkapazität durch Elektroden aus einer nanoskaligen Faserstruktur deutlich verbessert
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Elektrodenstruktur der neuen Supercaps vorgestellt (Illustration: KIST) |
Seoul (pte004/24.06.2025/06:15)
Forscher des Carbon Composite Materials Research Center am Koreanischen Institut für Wissenschaft (KIST) und Technik haben den Superkondensator (Supercap) der nächsten Generation entwickelt, dessen Elektroden aus einer nanoskaligen Faserstruktur aus Kohlenstoffnanoröhren und dem leitfähigen Polymer Polyanilin bestehen.
Sie speichern deutlich mehr elektrische Energie als bisherige Systeme dieser Art. Der Kondensator von Bon-Cheol Ku und Seo Gyun Kim hat eine Kapazität von 1.714 Farad pro Gramm und eine Energiedichte von 820 Milliwattstunden pro Kubikzentimeter (418 Wattstunden pro Kilogramm).
Batterien ziehen meist den Kürzeren
Superkondensatoren lassen sich, anders als Batterien, die meist Stunden brauchen, innerhalb von Minuten aufladen, ebenso schnell können sie die gespeicherte Energie wieder abgeben, etwa in einem E-Auto, das plötzlich stark beschleunigt werden oder eine starke Steigung bewältigen muss. Zudem verschleißen sie praktisch nicht.
Während Batterien nach einigen Jahren so viel an Kapazität eingebüßt haben, dass die Reichweite von Elektroautos drastisch sinkt oder das Smartphone schon nach weniger als einem Tag entladen ist, halten Kondensatoren Zehntausende Lade- und Entladezyklen durch, ohne an Leistung zu verlieren. Allerdings ist deren Speicherkapazität pro Volumen deutlich geringer als die von Batterien, wenn auch die südkoreanischen Forscher den Abstand jetzt deutlich verringert haben.
Speicher zum Aufrollen und Falten
Ein solcher Kondensator besteht aus zwei Fasermatten, zwischen denen eine weitere Faser befindet, das sogenanntes Dielektrikum. Alle sind so flexibel, dass sie aufgerollt oder gefaltet werden können, sodass sie an den jeweils zur Verfügung stehenden Raum angepasst werden können.
Die Forscher haben sich nicht auf die Laborarbeit beschränkt, sondern gleich noch eine Produktionstechnik entwickelt, mit der sich die benötigten Kohlenstoffnanoröhrchen und letztlich auch die nanostrukturierten Elektroden kostengünstig herstellen lassen. Jetzt bereiten sie die Massenherstellung vor. Die Superkondensatoren sollen Speichersysteme in elektrischen Verkehrsmitteln, Drohnen und stationären Anwendungen - die Speicherung von Überschussstrom aus Wind- und Solaranlagen - unterstützen.
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