Nach Stationen in Zürich, Kanada und Schottland erforscht der ERC Starting Grant-Träger Stefan Freunberger an der TU Graz neue Energiespeichersysteme.
Lunghammer / TU Graz
Forscher der Universitäten Montpellier und Bordeaux und der TU Graz haben ein flüssiges Ladungsspeichermaterial entwickelt. Dieses weist eine ähnlich hohe Energiedichte wie Batterien auf, erzielt aber so hohe Leistungen wie ein Superkondensator. Damit ist es laut den Wissenschaftlern im Besonderen für Elektroautomobile geeignet. Während Batterien sehr große Energiemengen speichern, die sie langsam, aber beständig wieder abgeben, können Superkondensatoren nur geringe Energiemengen speichern. Dafür aber geben sie diese Energie viel leistungsstärker ab und erzielen kurzzeitige Spitzenleistungen.
Die Forscher Olivier Fontaine (Montpellier) und Stefan Freunberger (Bordeaux) gingen nun der Frage nach, wieso nicht die Vorteile von Batterien und Superkondensatoren gleichzeitig nutzen und in einer Art Energiehybrid vereinen? In der aktuellen Ausgabe des Fachjournals Nature Materials stellt die Gruppe ihren Ansatz vor und beschreibt in der vom Europäischen Forschungsrat (ERC) unterstützten Arbeit erstmals ein flüssiges Ladungsspeichermaterial.
Neuartige redoxaktive ionische Flüssigkeit
"Der Grund, warum Batterien Energie so langsam abgeben und lange Ladezeiten haben, sind die festen Ladungsspeicher, in denen sich die Ionen schwer bewegen können. In Superkondensatoren bewegen sich die Ionen hingegen in Flüssigkeiten, sind also viel beweglicher als in Festkörpern“, erklärt Stefan Freunberger vom Institut für Chemische Technologie von Materialien der TU Graz. Die neuartige redoxaktive ionische Flüssigkeit, die die Forscher entwickelt haben, besteht aus einem organischen Salz, das bei einer Temperatur von knapp 30 Grad Celsius, also leicht über Raumtemperatur, flüssig ist. Diese Flüssigkeit kann ähnlich wie ein Festkörperspeicher viele Ionen einspeichern, erlaubt den Ionen aber viel bessere Beweglichkeit.
"Das Prinzip des Energiehybrids kann beispielsweise für den Einsatz in Elektroautos enorme Vorteile bringen. Bislang finden sich in Elektrofahrzeugen oft verschiedene Batterietypen oder Batteriesysteme gemeinsam mit Superkondensatoren. Ein einziges System mit den Vorteilen beider Energiespeicher könnte Platz und Ressourcen sparen“, sagt Freunberger.