Forscher der TU Graz untersuchen die elektrochemische Energiespeicherung in "hybriden Superkondensatoren". Bei einer Variante stellten sie eine ungeahnt hohe Energiespeicherkapazität fest.
Christian Prehal forscht an hybriden Superkondensatoren.
Lunghammer / TU Graz
Der "hybride Superkondensator" stellt eine Kombination aus Batterie und Kondensator dar. Er kann deutlich schneller und viel häufiger geladen und entladen werden als eine herkömmliche Lithium-Ionen-Batterie. An der TU Graz wurde nun eine noch recht unerforschte Variante untersucht. Der hybride Superkondensator besteht aus Kohlenstoff und wässrigem Natriumiodid (NaI)-Elektrolyten, mit einer positiven Batterieelektrode und einer negativen Superkondensatorelektrode. "Damit ist dieses System besonders umweltfreundlich, kostengünstig, unbrennbar und einfach zu recyceln", sagt Christian Prehal, Erstautor der Studie und kürzlich vom Institut für Chemische Technologie für Materialien der TU Graz an die ETH Zürich gewechselt.
Bei ihren Untersuchungen mittels Röntgenkleinwinkelstreuung und Raman-Spektroskopie stellten die Forscher fest, dass entgegen der Erwartung in den Kohlenstoffnanoporen der Batterieelektrode während der Ladung feste Iod-Nanopartikel entstehen, die sich bei der Entladung wieder auflösen. "Der Füllgrad mit festem Iod bestimmt dabei, wie viel Energie in der Elektrode gespeichert werden kann. Damit kann die Energiespeicherkapazität der Iod-Kohlenstoffelektroden ungeahnt hohe Werte erreichen, indem sämtliche chemische Energie in den festen Iodpartikeln gespeichert wird", so Prehal. Die Ergebnisse der Forschung wurden im Journal "Nature Communications" veröffentlicht. Mit diesem Wissen kann nun weiter an hybriden Superkondensatoren oder Batterieelektroden mit unvergleichlich höherer Energiedichte bei äußerst schnellen Lade- und Entladevorgängen geforscht werden.