Poröses Material ermöglicht starke Stromspeicher

Superkondensator: viele Löcher, viel Strom. Bild: John Wiley and Sons

Forscher der König-Abdullah-Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) haben einen Mikrosuperkondensator entwickelt, der auf dreidimensionale poröse Elektroden setzt. Die kapazitätsstarke, langlebige Lösung soll in Zukunft als Stromspeicher für Wearable-Elektronik und andere kompakte Geräte, beispielsweise in Sicherheitsanwendungen oder im "Internet der Dinge", dienen. Die winzigen Kondensatoren versprechen gegenüber Akkus einige Vorteile.

Tragbare, flexible Elektronik in diversen Formen bis hin zu Wearables, also Geräten zum Anziehen, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Entsprechend wichtig sind auch passende Stromspeicher. Das KAUST-Team setzt hier auf winzige Superkondensatoren. "Während Akkus bei konstanter Spannung aufgeladen werden müssen, lädt ein Superkondensator am effizientesten, wenn er den größtmöglichen Strom zieht, den eine Quelle liefern kann", sagt Husam Alshareef, Professor für Materialwissenschaft und -technik. Da Wearables oft intermittierende Quellen wie Solarenergie zum Laden nutzen dürften, ist das ein potenziell großer Vorteil.

Das Team um Alshareef hat auf der Suche nach höherer Leistungsfähigkeit Mikrosuperkondensatoren mit dreidimensionalen porösen Stromkollektoren aus Nickelschäumen entwickelt. Die Poren steigern die effektive Oberfläche. Die Architektur sorgt also für eine hohe Leistungs- und Energiedichte, so der Materialforscher. Die für die Kapazität wichtige Energiedichte beträgt demnach 200 Mikrowattstunden pro Quadratzentimeter. Das ist laut KAUST zumindest fünf Mal mehr als bei den derzeit modernsten Mikrosuperkondensatoren. Der Wert sei mit diversen Dünnschicht-Akkus vergleichbar.

Lebensdauer als Trumpf

Der neue Supermikrokondensator kann auch durch seine Langlebigkeit punkten. Denn seine hohe Kapazität blieb den Forschern zufolge auch nach 10.000 Ladezyklen erhalten. Das ist für alle Anwendungen wichtig, in denen letztlich der fix verbaute Stromspeicher die Lebensdauer eines Geräts begrenzt - was nicht nur bei Wearables, sondern beispielsweise auch bei Sensoren zur strukturellen Überwachung von Bauwerken oder häufig auch in medizinischen Anwendungen der Fall sein dürfte.

Quelle: www.pressetext.com/Thomas Pichler