Neuer Stromspeicher lädt in nur 20 Sekunden

Forscher am Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) haben einen Stromspeicher entwickelt, der sich in nur 20 bis 30 Sekunden laden lässt. [...]

Es handelt sich um einen Hybrid-Kondensator mit wässrigem Elektrolyt, was ihn umweltfreundlicher und sicherer macht als derzeit gängige Technologien. Dank speziell strukturierten Elektroden bietet die Entwicklung eine für derartige Kondensatoren sehr hohe Energiedichte und hält über extrem viele Ladezyklen.

Praktikable Sicherheit

Die heute gängigen Lithium-Ionen-Akkus sind wortwörtlich brandgefährlich und wie viele andere Stromspeicher nicht besonders umweltfreundlich. Elektrochemische Speichersysteme wie mit wässrigen Elektrolyten wären eine sicherere Alternative. Allerdings kämpfen bisherige Ansätze mit einer relativ geringen Energiedichte. Ein Hindernis für bessere Leistung sind dabei fehlende Elektroden-Materialien – insbesondere für effiziente Anoden. Eben da hat das KAIST-Team mit seiner Entwicklung angesetzt.

Der resultierende Hybrid-Kondensator behält praktisch volle Kapazität über 100.000 Ladezyklen, berichten die Forscher in „Advanced Energy Materials“. Vom Team gefertigte Prototypen lassen sich in 20 bis 30 Sekunden per USB-Ladegerät oder flexibler Solarzelle aufladen. „Diese umweltfreundliche Technologie kann leicht hergestellt werden und ist hochanwendbar. Besonders die im Vergleich zu existierenden Technologien hohe Kapazität und große Stabilität könnte zur Kommerzialisierung wässriger Kondensatoren beitragen“, meint Jeung Ku Kang, Professor am Institut für Materialwissenschaft und -technik des KAIST.

Strukturen als Schlüssel

Der Schlüssel zum Erfolg waren den Forschern zufolge die genutzten Materialien ebenso wie die damit gefertigten Strukturen. Die Anode der Hybrid-Kondensatoren nutzt Graphen und Polymerketten. Diese haben eine netzartige Struktur und dadurch eine große Oberfläche, die eine hohe Kapazität bietet. Dazu kommen Graphen-basierte Kathoden mit Metalloxid-Partikeln in Strukturen unterhalb der Nanoskala. Das begünstigt eine hohe Energiedichte und einen schnellen, verlustfreien Energieaustausch.