Superkondensator: Neue Graphenstruktur revolutioniert Stromspeicher

Ein neu konzipiertes Material auf Basis von Graphen hat das Potenzial, deutlich leistungsfähigere Stromspeicher zu ermöglichen. Es verleiht Superkondensatoren Energiewerte, die bislang vor allem klassischen Bleiakkus vorbehalten waren.

Alternative zu klassischen Batterien

Superkondensatoren gelten seit Jahren als vielversprechende Ergänzung oder Alternative zu Batterien. Sie speichern Energie nicht über chemische Reaktionen, sondern elektrostatisch. Doch ein zentrales Problem blieb: Nur ein kleiner Teil der Kohlenstoffoberfläche, die eigentlich zur Energiespeicherung dienen könnte, war effektiv nutzbar. Genau hier setzt das Team an der australischen Monash University an.

Wie aus einer Publikation in Nature Communications hervorgeht, fanden die Forschenden einen vergleichsweise simplen, aber höchst wirksamen Weg, die nutzbare Oberfläche drastisch zu erhöhen. Durch eine veränderte Wärmebehandlung entstand eine neue Materialarchitektur namens "Multiscale reduced Graphene Oxide" (M-rGO). Sie basiert auf natürlichem Graphit, das in Australien reichlich vorkommt.


Der Schlüssel liegt in der extrem gekrümmten Struktur des Graphens, die mittels schneller thermischer Behandlung erzeugt wird. Diese Form schafft kontrollierte Kanäle, durch die Ionen mit außergewöhnlicher Geschwindigkeit strömen können. Das Ergebnis ist ein Material, das sowohl hohe Energiedichten als auch eine enorme Leistungsabgabe ermöglicht. Diese Kombination gilt in der Speicherforschung als besonders schwierig.

Starke Werte

In ersten Praxistests überzeugten die Superkondensatoren in sogenannten Pouch-Zellen durch Rekordwerte: Energiedichten von bis zu 99,5 Wh pro Liter sowie Leistungsdichten von über 69 kW pro Liter. Zudem zeigten sie schnelle Ladezeiten und eine bemerkenswerte Stabilität über viele Ladezyklen hinweg. Laut den Forschenden zählen diese Werte zu den besten, die jemals für kohlenstoffbasierte Superkondensatoren gemessen wurden.

Parallel zur Grundlagenforschung laufen bereits erste Kommerzialisierungsprojekte. Das Universitäts-Spin-off Ionic Industries produziert die neuen Graphenmaterialien inzwischen in industriellen Mengen und arbeitet mit Partnern aus der Energiewirtschaft zusammen. Ziel ist es, Anwendungen zu entwickeln, die sowohl hohe Energiereserven als auch rasche Leistungsabgabe benötigen, etwa in E-Mobilität, Industrieanlagen oder Notstromsystemen.


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