Superkondensator: Batterieforscher erhöhen Speicherdichte

Forscher an TU Graz entwickeln ein neues Speicherkonzept, das die Kapazität von Batterien erreichen soll. Eingesetzt werden, sollen die Supper-Akkus in Elektroautos.

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APA/dpa-Zentralbild/Jan Woitas

Für zukünftige Elektroautos wird eine neue Generation von Stromspeichermedien benötigt, die den Anforderungen besser gewachsen sind als heutige Batterien. Notwendig wäre ein Hybrid, der hohe Energiedichte wie bei der Batterie und hohe Leistung von Superkondensatoren vereint, sind Forscher der TU Graz überzeugt. Im Journal "Nature Materials" haben sie ein neues Konzept dazu vorgelegt.

Bisher wird elektrische Energie hauptsächlich in Batterien oder Kondensatoren gespeichert. Aber für viele Anwendungen sind beide nicht optimal: Eine Batterie kann zwar viel Energie aufnehmen und lange speichern, benötigt aber lange Ladezeiten, hat eine begrenzte Lebensdauer und die Zahl der Ladezyklen ist beschränkt. Superkondensatoren dagegen speichern die Energie schnell und können die Energie leistungsstark abgeben - allerdings ist ihre Energiespeicherkapazität gering, erklärte Stefan Freunberger vom Institut für Chemische Technologie von Materialien an der TU Graz gegenüber der APA.

Superschnelle Ionen im Elektrolyt

Grund für die Unzulänglichkeiten der bisherigen Speichersysteme ist ihre jeweils spezielle Bauweise: "Batterien haben so lange Ladezeiten und geben die gespeicherte Energie so langsam ab, weil sich die Ionen in dem festen Speichermaterial der Batterien so schwer bewegen können", erklärte der Grazer Forscher. In einem Superkondensator basiert die Speicherung auf der Polarisierung einer elektrolytischen Lösung. In diesen "Supercaps", wie sie auch genannt werden, würden sich die Ionen in flüssigen Elektrolyten sehr schnell bewegen können. Superkondensatoren bieten daher bezüglich Schnellladefähigkeit enormes Potenzial - notwendig sei jedoch eine Erhöhung der Energiedichte, wie Freunberger ausführte.

Freunberger forscht gemeinsam mit Kollegen der Universität Montpellier an einem Energiespeicherhybrid, das die Vorteile von Akkumulatoren und Superkondensatoren vereint. "Im Prinzip wollen wir ein Hybridsystem, das im Idealfall wie ein Kondensator rasch hohe Leistungsdichten erzielt und zugleich wie eine Batterie eine hohe Menge elektrischer Energie bereithält", formulierte Freunberger.

Die französisch-österreichische Forschergruppe hat daher nach einem Konzept gesucht, das die Beweglichkeit der Ionen sichert und zugleich sicherstellt, dass ähnlich viele Ionen wie in einen Festkörperspeicher einspeichert werden können. In der jüngsten Ausgabe des Forschungsjournals "Nature Materials" hat die Forschergruppe erstmals ihre Lösung präsentiert: Sie besteht aus einer neuartigen ionischen Flüssigkeit, die gleichzeitig als Elektrolyt und Speichermaterial fungiert. Diese besteht aus einem redox-aktiven Salz, das bereits bei einer Temperatur von knapp 30 Grad Celsius flüssig ist. Die Kationen und Anionen dieser ionischen Flüssigkeiten tragen Einheiten die sehr schnell reversible Redox-Reaktionen eingehen. "Wir haben eine Vervielfachung der Kapazität des Superkondensators erreicht und gezeigt, dass unser Konzept vom Prinzip her funktioniert", resümierte Freunberger.

 

(APA)

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