TU Graz
Erster Batterie-Superkondensator-Hybrid
Mittels flüssiger Ladungsspeicher haben Forscher der TU Graz die hohe Energiedichte von Batterien mit der hohen Leistung von Superkondensatoren in einem System vereint.
Batterien können sehr große Energiemengen speichern und langsam und beständig abgeben, Superkondensatoren ihre geringen Energiemengen dagegen leistungsstark in kurzzeitigen Spitzenleistungen liefern.
Stefan Freunberger von der TU Graz verfolgte mit einer Forschergruppe der Université de Montpellier die Idee, die spezifischen Vorteile von Batterien und Superkondensatoren in einem System zu vereinigen und nutzbar zu machen. In der aktuellen Ausgabe des Fachjournals »Nature Materials« stellen sie ihre vom Europäischen Forschungsrat (ERC) unterstützte Arbeit vor, die erstmals ein flüssiges Ladungsspeichermaterial nutzt, das eine ähnlich hohe Energiedichte wie Batterien besitzt und gleichzeitig über so hohe Leistungen wie ein Superkondensator verfügt.
»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 von Freunberger und seinen französischen Kollegen entwickelte redoxaktive ionische Flüssigkeit besteht aus einem organischen Salz, das bei einer Temperatur von knapp 30 Grad Celsius flüssig ist. Sie kann wie Festkörperspeicher viele Ionen speichern, erlaubt diesen aber eine viel bessere Beweglichkeit.
Für manche Anwendungen ist entweder hohe Leistung oder eine beständige Energieversorgung gefordert, z.B. werden Automatiktüren in Zügen nicht ohne Superkondensatoren auskommen, die in kurzer Zeit die geforderte hohe Energie bereitstellen. In anderen Anwendungen wie drahtlos betriebenen Gebrauchsgegenständen, die eine lange, gleichmäßige Energiezufuhr benötigen, sind Batterien von Vorteil.
Für den ersten Ansatz eines integrierten Energieliefersystems, das beide Formen der Energieabgabe beherrscht und viel Energie speichert finden sich für Freunberger trotzdem genügend Anwendungsfälle: »Unser Prinzip des Energiehybrids kann aber beispielsweise für den Einsatz in Elektroautos enorme Vorteile bringen. Bislang finden sich in E-Autos oft verschiedene Batterietypen oder Batteriesysteme gemeinsam mit Superkondensatoren. Ein einziges System mit den Vorteilen beider Energiespeicher könnte Platz und Ressourcen sparen«.
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