Forscher des Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) entwickelten einen Hybridkondensator mit einem Wasser-Elektrolyt, der sich innerhalb von etwa 30 Sekunden vollständig auflädt.
KAIST (Südkorea) - Forschern des KAIST ist es gelungen, einen Hybridkondensator auf Wasser- und Graphenbasis zu entwickeln, der sicher, umweltfreundlich und leicht ist. Zusätzlich lädt er sich innerhalb von etwa 30 Sekunden vollständig auf.
Der Elektrolyt der Neuentwicklung besteht größtenteils aus Wasser, wodurch Brände im Vergleich mit Lithium-Batterien erst garn entstehen könnten. Zudem ist Wasser deutlich günstiger verglichen mit Lithium und könnte so zu deutlich günstigeren Preisen bei Energiespeichern führen.
Heutzutage wäre ein Leben ohne Akkus kaum noch wegzudenken. So gut wie in jedem elektronischem Gerät ist mittlerweile ein Akku verbaut, insbesondere in Laptops und Smartphones. Doch niemand möchte brennende Smartphones in seiner Hosentasche haben. Ein Energiespeicher auf Wasserbasis ist da deutlich weniger brandgefährdet. Die Idee existiert bereits schon länger. Doch er hatte bisher einen entscheidenden Nachteil: Geringer Kapazität und Zyklenfestigkeit.
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Das Team um Professor Jeung Ku Kang am KAIST entwickelte nun einen neuen Hybridkondensator mit einem Wasserelektrolyt, deren Anode und Kathode aus Graphen mit besonderen Strukturen versehen wurden. Hierbei wurde die Anode aus Graphen-Polymergeflechte hergestellt, wodurch eine größere Fläche und dadurch größere Kapazität erreicht wurde.
Die Kathode wurde aus Metalloxid-Strukturen im Subnanobereich gefertigt. Dies ermöglichte eine höhere Energiedichte, einen effizienten Eleketronentransport in die wässrige Lösung und dadurch geringere Energieverluste.
Als Nebenprodukt zur erhöhten Energiedichte ermöglicht die Anode in Zusammenspiel mit dem flüssigen Elektrolyt eine vollständige Aufladung innerhalb von lediglich 30 Sekunden. "Diese umweltfreundliche Technologie kann leicht hergestellt werden und ist hochgradig zu Verwendung geeignet", äußerte sich Professor Jeung Ku Kang. "Insbesondere deren hohe Kapazität und hohe Stabilität verglichen mit existierenden Technologien könnten die Kommerzialisierung der Wasserkondensatoren vorantreiben."
Hybridkondensatoren gehören zur den Superkondensatoren, die im Grunde eine Mischung aus Batterie und Kondensator sind: Zwei räumlich voneinander getrennte Elektroden sind über einem Elektrolyt durch einen Seperator elektrisch miteinander verbunden. Bei Wasser-Hybridkondensatoren besteht dieses Elektrolyt zum Großteil aus Wasser. Hierbei wird die Energie einerseits elektrostatisch wie in üblichen Kondensatoren gespeichert, andererseits elektrochemisch wie bei Batterien.
Die Anwendungszenarien der neu entwickelten Technologie sind sehr vielseitig: Schnell aufladbare Smartphones, Laptops oder oder ähnliche mobile Geräte. Bis diese neu entwickelte Technologie jedoch Marktreif ist, werden noch einige Jahre vergehen. Die Zukunft dieser Technologie hat großes Potential.
Quellen
- http://www.kaist.ac.kr/_prog/_board/?code=ed_news&mode=V&no=77361&upr_ntt_no=77361&site_dvs_cd=en&menu_dvs_cd=0601
- http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201702895/abstract
- https://newatlas.com/hybrid-aqueous-battery/53625/
- https://www.graphene-info.com/graphene-enables-aqueous-hybrid-capacitor-recharges-under-30-seconds
- https://de.wikipedia.org/wiki/Superkondensator#Prinzipieller_Aufbau
Quellen abgerufen am 06.03.2018