Neue Superkondensatoren können (Auto-)Akkus stark entlasten

Der Einsatz von Superkondensatoren kann in der Elektromobilität und einigen anderen Bereichen enorme Vorteile bieten. Münchener Forschern ist es jetzt gelungen, diese Technik entscheidend voranzubringen. Kondensatoren bieten gute Möglichkeiten, wenn es darum geht, kurzfristig große Ener­gie­men­gen aufzunehmen. Da elektrisch betriebene Fahrzeuge beispielsweise beim Bremsen direkt wieder Strom generieren, kann dieser vor allem bei größeren Systemen wie LKW oder Lokomotiven zügig in einen Kondensator eingebracht werden. Beim nächsten Be­schleu­ni­gungs­vor­gang wird die Energie dann direkt wieder abgegeben, so dass bei­spiels­wei­se ein Akku eher für den gleichmäßigeren Energiebedarf auf der Strecke aufkommt.

Das Problem liegt allerdings in der relativ geringen Energiedichte der Superkondensatoren. Die üblichen Lithium-Ionen-Batterien kommen hier auf bis zu 265 Wattstunden pro Ki­lo­gramm, Superkondensatoren kamen bisher aber bestenfalls auf ein Zehntel dessen. Die For­scher der Technischen Universität München (TUM) schaffen es aber, eine Energiedichte von bis zu 73 Wattstunden pro Kilogramm zu erreichen, was schon ein enormer Fortschritt ist.

Enorme Oberflächen

Die Verbesserung der Superkondensatoren wur­de dabei durch die Verwendung eines Gra­phen-Hybridmaterials erreicht. Das Graphen wur­de da­bei mit einer nanostrukturierten me­tall-or­ga­ni­schen Gerüstverbindung kombiniert. Durch die hohe Porösität entsteht eine sehr gro­ße Oberfläche, an die sich in kur­zer Zeit sehr vie­le Ladungsträger anheften können. Ein Gramm des Materials kann bis zu 900 Qua­drat­me­ter Oberfläche bereitstellen.

Darüber hinaus konnte eine sehr hohe Stabilität der Verbindung erreicht werden. Eine Super­kon­den­sa­tor-Zelle dieser Art bringt es dabei etwa auf die doppelte Menge an La­de­zyk­len, die man von Lithium-Iionen-Zellen kennt. Die gespeicherte Energie des Superkondensators kann dann mit bis zu 16 Kilowatt pro Kilogramm freigesetzt werden.

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