Ultrahochleistungs-Speicher:
Extrem kurze Lade-und Entladezeiten
Rasterelektronische Aufnahme der Hochoberflächen-Nickelelektrode mit 1µm-Auflösung mit erkennbarer Nanostruktur der Einzelpartikel.
© ZSW
Ultrahochleistungs-Speicher können innerhalb von kurzer Zeitviel Strom abgeben und aufnehmen. Für viele Industrieanwendungen und Hybridautos ist das besonders interessant.
Wissenschaftler am Zentrum für Sonnenenergie-und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) haben nun Elektroden für neuartige Stromspeicher entwickelt, die die Lade-und Entladegeschwindigkeit bis auf drei Sekunden reduzieren können. Möglich wurde der technische Fortschritt durch eine nanostrukturierte Oberfläche der Elektroden. Als Elektrolyt verwendeten die Forscher eine wasserbasierte, nicht brennbare Lösung – der Speicher kann so auch bei hohen und tiefen Temperaturen genutzt werden.
Um beispielsweise maximale Reichweiten für Elektrofahrzeuge zu erreichen, liegt der Fokus bei der Lithium-Ionen-Technologie auf der Optimierung der Energiedichte. Muss Elektrizität aber kurzzeitig aufgenommen und wieder abgegeben werden, bieten sich Hochleistungsspeicher an. Sie werden auch Superkondensatoren oder elektrochemische Doppelschichtkondensatoren genannt und können viel schneller als Lithiumakkus ge- und entladen werden.
Eine Nanostrukturierung der neuen Elektroden machte diesen Fortschritt möglich. Üblich ist bisher eine Mikrostrukturierung, die eine etwa 100 bis 1.000 Mal geringere Oberfläche als das ZSW-Material hat. Die Folge der feineren Strukturierung ist enorm: Die Oberfläche nimmt zu und erlaubt es, die Ladungsträger wesentlich schneller und mit geringerem Widerstand zu übertragen.
