Vom nächsten Jahr an werden nahe Dresden Superkondensatoren produziert, die sekundenschnell geladen werden können. Die Stromspeicher des estnisch-deutschen Unternehmens Skeleton haben weltweit die höchste Kapazität. Vielleicht aber nicht mehr lange. Am Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) in Stuttgart haben Forscher einen Superkondensator entwickelt, der Dresden Konkurrenz bieten kann.


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Rasterelektronische Aufnahme der Hochoberflächen-Nickelelektrode mit erkennbarer Nanostruktur der Einzelpartikel. Bild: ZSW

Mit Graphen oder Nano-Nickel

Beide setzen bei den Elektroden auf Nanotechnik. Skeleton setzt Graphen ein, eine Matte, die aus wabenförmig angeordneten Kohlenstoffatomen besteht. Sie ist nur wenige Atomlagen dick. Die Stuttgarter wählten Nickel, dessen Oberfläche sie gewissermaßen aufrauten. Die Ungleichmäßigkeiten sind nicht einmal unter einem Lichtmikroskop zu sehen, weil ihre Ausdehnung im Millionstel-Millimeter-Bereich liegt. Die negative Elektrode beschichteten sie mit Aktivkohle. Damit die elektrischen Ladungen nicht unkontrolliert von einer Elektrode zur anderen hüpfen können – das würde den Speicher in weniger als einer Sekunde entladen – befindet sich zwischen ihnen ein Elektrolyt. Er besteht aus einer unbrennbaren Kaliumhydroxidlösung. Selbst bei einer mechanischen Beschädigung gibt es kein Feuer, wie es vor Jahren mit Lithium-Ionen-Akkus passiert ist, sogar an Bord von Flugzeugen. Selbst heute noch explodieren derartige Akkus manchmal, wie Samsung leidvoll kurz nach der Auslieferung seines neuesten Smartphones erfahren musste.

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Rasterelektronische Aufnahme der nickelbasierten Ultrahochleistungselektroden.

Hundertmal schneller

„Die C-Rate, das heißt der Wert für die Entladegeschwindigkeit, beträgt fast 1.200“, sagt Professor Werner Tillmetz, ZSW-Vorstandsmitglied und Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien. „Der neue Speicher ist daher in der Lage, innerhalb von rund drei Sekunden die gesamte Kapazität zur Verfügung zu stellen.“ Das ist sehr viel mehr als bei Lithium-Ionen-Batterien, die typischerweise mit C-Werten im einstelligen Bereich betrieben werden.


Lithium-Ionen-Akkus sind noch unentbehrlich

Damit ist er vor allem für Anwendungen geeignet, bei denen in sehr kurzer Zeit sehr viel Strom verbraucht wird, etwa beim Anfahren von Elektroautos oder beim Hieven schwerer Lasten. Ein Ersatz für Lithium-Ionen-Batterien oder andere elektrochemischen Stromspeicher sind sie jedoch nicht, weil sie pro Volumeneinheit sehr viel weniger Strom speichern können. Das kann sich natürlich noch ändern.

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