Superkondensatoren können sehr schnell geladen und wieder entladen werden, haben aber nicht die Speicherkapazität von normalen Akkus, weshalb sie nicht geeignet sind, in elektronischen Geräten wie Smartphones oder Laptops verbaut zu werden. Einem Team der Drexel University ist es gelungen, eine neue Elektroden-Art zu entwickeln, mit der sich Kapazität von normalen Akkus mit der Geschwindigkeit von Superkondensatoren kombinieren lassen.


Bild: Drexel University

Neue Elektrode ermöglicht blitzartige Ladevorgänge

Jeder weiß, wie nervig ein leerer Akku sein kann. Es dürfte also wenig überraschend sein, dass an mehreren Fronten daran gearbeitet wird, die Ladezeit von Akkus zu verbessern. Der Ansatz des Teams der Drexel University verwendet das Material Mxene – ein 2D-Material, das äußerst leitfähig ist.

„This paper refutes the widely accepted dogma that chemical charge storage, used in batteries and pseudocapacitors, is always much slower than physical storage used in electrical double-layer capacitors, also known as supercapacitors. We demonstrate charging of thin MXene electrodes in tens of milliseconds. This is enabled by very high electronic conductivity of MXene. This paves the way to development of ultrafast energy storage devices than can be charged and discharged within seconds, but store much more energy than conventional supercapacitors“, erklärt Yuri Gogotsi, der Leiter des Teams.


Die Vorteile von Superkondensatoren mit Batterien vereint

Neben dem Material kommt es dabei auch entscheidend auf die Struktur der Elektroden an. Um Ladungen zu speichern, werden Ionen in sogenannten Redox-aktiven Zentren gespeichert. Je mehr dieser Zentren vorhanden sind, desto mehr Energie kann eine Batterie speichern. Das neu entwickelte Elektrodenset hat deutlich mehr dieser Zentren als vergleichbare Aufbauten und ist zudem noch makroporös, was sozusagen eine Art Autobahn für Ionen darstellt und eine schnelle Ladung ermöglicht.

„In traditional batteries and supercapacitors, ions have a tortuous path toward charge storage ports, which not only slows down everything, but it also creates a situation where very few ions actually reach their destination at fast charging rates. The ideal electrode architecture would be something like ions moving to the ports via multi-lane, high-speed ‚highways,‘ instead of taking single-lane roads. Our macroporous electrode design achieves this goal, which allows for rapid charging — on the order of a few seconds or less“, so Maria Lukatskaya, die ebenfalls an der Entwicklung mitgearbeitet hat.

Theoretisch erlauben die neuen Elektroden, die Batterie innerhalb von wenigen Sekunden aufzuladen. Bis dies bei Smartphones und Laptops möglich ist, wird allerdings noch etwas Zeit vergehen.

via Drexel University

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2 Kommentare

  1. Richard Fritz

    12. Juli 2017 at 13:18

    Sehr interessant, nur wie sieht es mit der Langlebigkeit aus?, Und mit den Kosten der Herstellung.

    Noch interessant wäre der Wirkungsgrad.
    Bei Kondensatoren ist dieser ja super, bei Akkus nicht.

    Alternativer Einsatzzweck wäre natürlich Autos, durch möglich besser rekuperation.

  2. Findus

    12. Juli 2017 at 16:52

    Hm, das ist jetzt bereits der 10. Artikel in den letzten 2 Jahren, der von „Handy laden in Sekunden“ spricht, und mit dem Satz „Bis dies bei Smartphones und Laptops möglich ist, wird allerdings noch etwas Zeit vergehen.“ endet.
    Mich würde es freuen zu lesen, dass es endlich eine der Technologien in den Alltag schafft.

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