Revolutionärer Superkondensator erreicht Batterie-Energiedichte bei überlegener Leistung

Ingenieure der Monash University in Melbourne haben einen Superkondensator entwickelt, der sowohl hohe Energiedichte als auch hohe Leistungsdichte in einem Gerät vereint. Die in Nature Communications veröffentlichte Arbeit präsentiert ein neuartiges kohlenstoffbasiertes Material, das Superkondensatoren ermöglicht, so viel Energie zu speichern wie herkömmliche Blei-Säure-Batterien, diese aber weit schneller zu liefern.

Der Durchbruch: Multiskalen-reduziertes Graphenoxid (M-rGO)

Superkondensatoren speichern Ladung elektrostatisch, nicht durch chemische Reaktionen wie Batterien. Bisher war nur ein kleiner Teil der theoretisch verfügbaren Kohlenstoffoberfläche für die Energiespeicherung nutzbar. Das Team um Professor Mainak Majumder (ARC Research Hub AM2D) löste dieses Problem durch eine veränderte Wärmebehandlung von natürlichem Graphit.

Das Ergebnis ist eine hochgradig gekrümmte Graphenstruktur mit präzisen Ionen-Transportwegen – das sogenannte multiscale reduced graphene oxide (M-rGO). Die schnelle thermische Ausheilung (Rapid Thermal Annealing) schafft eine Materialarchitektur, die sowohl hohe Energiedichte als auch hohe Leistungsdichte bietet – eine Kombination, die in einzelnen Geräten bisher selten erreicht wurde.

Leistungswerte im Pouch-Zell-Format

In Pouch-Zellen montiert, lieferten die Monash-Superkondensatoren:

• Volumetrische Energiedichten bis 99,5 Wh/L (in ionischen Flüssigkeiten)
• Leistungsdichten bis 69,2 kW/L
• Schnellladefähigkeit mit exzellenter Zyklenstabilität

Diese Kennwerte zählen zu den besten je für kohlenstoffbasierte Superkondensatoren berichteten Werten. Entscheidend: Der Herstellungsprozess ist skalierbar und kompatibel mit australischen Rohstoffen.

Kommerzialisierung in Arbeit

Phillip Aitchison, CTO des Monash-Spinouts Ionic Industries und Co-Autor der Studie, bestätigt: Die Technologie wird bereits kommerzialisiert. Ionic Industries produziert kommerzielle Mengen des Graphenmaterials und arbeitet mit Energiespeicher-Partnern an marktreifen Anwendungen, wo sowohl hohe Energie als auch schnelle Leistungsabgabe essenziell sind.

Kontakt: Petar Jovanović, Monash University.