Neuer biegsamer Superkondensator lädt Elektroautos in 10 Minuten

• Forscher haben einen flexiblen Superkondensator entwickelt, der sowohl eine hohe Leistungsdichte als auch eine hohe Energiedichte bietet.
• Es zeigt keine Leistungseinbußen, selbst wenn es um 180 Grad gebogen wird.
• Es kann nach 5.000 Zyklen 97,8% seiner Kapazität behalten.

Superkondensatoren sind vielversprechende elektrochemische Energiespeicher für mobile Stromversorgungen. Sie schließen die Lücke zwischen wiederaufladbaren Batterien und Elektrolytkondensatoren.

Obwohl sie einen sicheren Betrieb, eine hohe Leistungsdichte und eine lange Lebensdauer bieten, sind ihre praktischen Anwendungen durch ihre geringe Energiedichte begrenzt.

Jetzt haben Forscher des University College London und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen flexiblen Superkondensator entwickelt, der sich schnell auflädt und eine unglaubliche Menge an Energie sicher speichert, um sie über einen langen Zeitraum zu verwenden.

Im Gegensatz zu bestehenden Hochleistungskondensatoren kann er eine große Energiemenge auf kleinstem Raum speichern. Obwohl sich das Gerät noch in der Anfangsphase der Entwicklung befindet, hat es als tragbares Gerät in zahlreichen Anwendungen wie Smartphones, tragbarer Technologie und Elektrofahrzeugen (EVs) großes Potenzial gezeigt.

Dieser neu entwickelte Superkondensator kann entweder neben der bestehenden Batterietechnologie oder als Ersatz für diese verwendet werden, um mehr Leistung bereitzustellen.

Es enthält keinen flüssigen Elektrolyten (was das Explosionsrisiko minimiert) und kann bis 180 Grad gebogen werden, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Diese Funktionen machen es zu einem perfekten Kandidaten für die Integration in tragbare Geräte und biegsame Smartphones.

Das optimierte Material

Das Forschungsteam entwickelte ein neues Design, das ein spezielles Graphen-Elektrodenmaterial mit Poren verwendet. Die Größe der Poren kann verändert werden, um die Ladung effizient zu speichern. Sie testeten das Material in mehreren Konfigurationen und stellten fest, dass das Gerät am besten funktioniert, wenn die Porengröße dem Durchmesser der Ionen im Elektrolyten entspricht.

Diese Abstimmung verleiht dem neuen Superkondensator zwei Eigenschaften:

1. Hohe Leistungsdichte:Wie schnell kann es aufgeladen/entladen werden.
2. Hohe Energiedichte:wie lange sie laufen kann.

Im Gegensatz dazu weisen bestehende Superkondensatoren nur eine dieser Eigenschaften auf.

Die maximale Energiedichte des Superkondensators erreicht 88,1 Wattstunden pro Liter (Wh/L) – die höchste Energiedichte, die bisher von einem kohlenstoffbasierten Superkondensator erreicht wurde.

Referenz:Naturenergie | DOI:10.1038/s41560-020-0560-6 | UCL

Die bestehenden Blei-Säure-Batterien, die in Elektrofahrzeugen verwendet werden, haben eine Energiedichte von 50-90 Wh/L, während die kommerzielle Schnellladetechnologie typischerweise 5-8 Wh/L hat.

Während die Energiedichte des neuen Superkondensators mit der von Blei-Säure-Batterien vergleichbar ist, beträgt seine Leistungsdichte 10.000 Watt pro Liter – zwei Größenordnungen höher als bei Standard-Blei-Säure-Batterien.

Der 6cm*6cm Superkondensator zeigt keine Leistungseinbußen, selbst wenn er um 180 Grad gebogen wird. Darüber hinaus kann er nach 5.000 Zyklen 97,8% seiner Kapazität beibehalten.

Die Erzielung solch kompakter Energiespeicher stellt einen bedeutenden Schritt in Richtung praktischer Anwendungen für Superkondensatoren dar. Schnellladefähigkeit, ausgezeichnete Flexibilität und Langlebigkeit machen es zu einem perfekten Kandidaten für die tragbare Stromversorgung in miniaturisierter Elektronik und Elektrofahrzeugen. Stellen Sie sich vor, Ihr Telefon [von 0 auf 100 Prozent] in wenigen Minuten aufzuladen oder Ihr Elektroauto innerhalb von zehn Minuten aufzuladen.

Lesen Sie:Ein einzelner Wassertropfen erzeugt genug Energie, um 100 LED-Lampen zum Leuchten zu bringen

Von einer Kommerzialisierung ist dieser Superkondensator derzeit noch weit entfernt. Das Team arbeitet daran, sein Design und seine Effizienz weiter zu verbessern.