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Rekordverdächtig: Mikro-Superkondensatoren aus Thüringen

Forscher am Fachgebiet Angewandte Nanophysik der TU Ilmenau haben ein spezielles Design für Nanoelektroden entwickelt, mit dem Mikro-Superkondensatoren mit extrem hohen Energie- und Leistungsdichten realisiert werden können.

Honeycomb Structure Bildquelle: © TU Ilmenau

Vorbild für die Struktur: Die Bienenwabe

Das Internet of Things verlang zunehmend nach „Dingen“, die mit miniaturisierten Energiespeichern ausgerüstet sind, am besten schon auf Mikrochip-Ebene. Hierfür empfehlen sich Mikro-Superkondensatoren aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit und langen Lebensdauer. Allerdings ist die zur Verfügung stehende Grundfläche, auf der Energiespeicher platziert werden können, sehr begrenzt.

»Um genügend Energie auf einer kleinen, festen Fläche bereitzustellen, haben wir ein völlig neuartiges dreidimensionales Nanoelektroden-Design entwickelt. Indem im dreidimensionalen Raum mehr Ladung als im zweidimensionalen gespeichert werden kann, erhöhen wir die Energiedichte von Mikro-Superkondensatoren«, erklärt Dr. Huaping Zhao von der TU Ilmenau den Forschungsansatz.

»Vorbild ist die Wabe mit ihrer starren, zellulären Struktur – eine hervorragende Plattform für dreidimensionale Nanoelektroden für Mikro-Superkondensatoren«, sagt Prof. Yong Lei, Leiter des Fachgebiets Angewandte Nanophysik. Prof. Lei weiter: »Solche winzig kleinen Kondensatoren ermöglichen die hohe spezifische Oberfläche der Elektrode und gleichzeitig auch den günstigen Ionen-Transport innerhalb der Elektrode, der nötig ist, um schnelle elektrochemische Reaktionen zur effizienten Speicherung von mehr Ladungen durchzuführen.«

Die Energiedichte der in Ilmenau entwickelten Mikro-Superkondensatoren sei, gemessen an der Fläche, mit der von modernen Mikro-Batterien vergleichbar, berichten die Forscher, bei erheblich größerer Leistungsdichte pro Fläche. Als Plattform für die Konstruktion von Mikro-Superkondensatoren nutzten die Wissenschaftler dabei ein Nano-Gerüst aus Aluminiumoxid. Die Forschungsergebnisse wurden im Magazin Nature Communications veröffentlicht.