Revolutionärer Superkondensator entspricht der Batterieenergie und liefert gleichzeitig überlegene Leistung

Monash University, Melbourne, Australien

Ingenieure haben einen Superkondensator entwickelt, der sowohl eine hohe Energiedichte als auch eine hohe Leistungsdichte in einem einzigen Gehäuse bietet. (Bild:Die Forscher)

In einer in Nature Communications veröffentlichten Studie , stellt das Team eine neue Art von kohlenstoffbasiertem Material vor, das es Superkondensatoren ermöglicht, genauso viel Energie zu speichern wie herkömmliche Blei-Säure-Batterien und gleichzeitig viel schneller Strom zu liefern, als herkömmliche Batterien es schaffen.

Superkondensatoren sind eine neue Klasse von Energiespeichergeräten, die Ladung elektrostatisch und nicht wie Batterien durch chemische Reaktionen speichern. Bisher bestand ein großes Hindernis darin, dass nur ein kleiner Teil der Oberfläche des Kohlenstoffmaterials – der für die Energiespeicherung unerlässlich ist – für die Nutzung zugänglich war.

Professor Mainak Majumder, Direktor des ARC Research Hub for Advanced Manufacturing with 2D Materials (AM2D) mit Sitz in der Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik von Monash, war Mitglied des Forschungsteams.

„Unser Team hat gezeigt, wie man viel mehr von dieser Oberfläche freisetzen kann, indem man einfach die Art und Weise ändert, wie das Material wärmebehandelt wird“, sagte Professor Majumder. „Diese Entdeckung könnte es uns ermöglichen, schnell aufladbare Superkondensatoren zu bauen, die genug Energie speichern, um in vielen Anwendungen Batterien zu ersetzen, und diese viel schneller liefern.“

Das Geheimnis liegt in einer vom Team entwickelten neuen Materialarchitektur namens Multiscale Reduced Graphene Oxide (M-rGO), die aus natürlichem Graphit synthetisiert wird.

Mithilfe eines schnellen thermischen Ausheilverfahrens schufen die Forscher eine stark gekrümmte Graphenstruktur mit präzisen Bahnen für die schnelle und effiziente Bewegung von Ionen. Das Ergebnis ist ein Material, das sowohl eine hohe Energiedichte als auch eine hohe Leistungsdichte bietet – eine Kombination, die selten in einem einzigen Gerät erreicht wird.

Petar Jovanović, wissenschaftlicher Mitarbeiter am ARC AM2D Hub und Mitautor der Studie, sagte, dass die Monash-Superkondensatoren beim Einbau in Pouch-Zellen-Geräte volumetrische Energiedichten von bis zu 99,5 Wh/L (in ionischen Flüssigkeitselektrolyten) lieferten; Leistungsdichten bis zu 69,2 kW/L; und Schnellladefähigkeiten mit hervorragender Zyklenstabilität.

„Diese Leistungskennzahlen gehören zu den besten, die jemals für kohlenstoffbasierte Superkondensatoren gemeldet wurden, und entscheidend ist, dass der Prozess skalierbar und mit australischen Rohstoffen kompatibel ist“, sagte Jovanović.

Phillip Aitchison, CTO des Spinouts Ionic Industries der Monash University und Mitautor der Studie, sagte, die Technologie werde jetzt kommerzialisiert. „Ionic Industries wurde gegründet, um Innovationen wie diese zu kommerzialisieren, und wir stellen jetzt kommerzielle Mengen dieser Graphenmaterialien her“, sagte Aitchison. „Wir arbeiten mit Energiespeicherpartnern zusammen, um diesen Durchbruch in marktführende Anwendungen zu bringen – bei denen sowohl hohe Energie als auch schnelle Stromversorgung unerlässlich sind.“

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an Petar Jovanovic unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Sie müssen JavaScript aktivieren, damit Sie es sehen können.