Wissenschaftler der University of Central Florida (UCF) haben eine experimentelle Superkondensatorbatterie entwickelt, die auch nach 30.000 Aufladungen wie neu funktioniert. Diese Forschungsarbeit wird einen schnell aufladbaren Akku mit hoher Kapazität schaffen, der 20-mal länger hält als herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen. "Sie können Ihr Mobiltelefon in nur wenigen Sekunden aufladen, und diese Aufladung dauert eine Woche", sagt der UCF-Forscher Nitin Chaudhary.
Superkondensatoren laden sich sehr schnell auf, da sie statisch Elektrizität auf der Oberfläche des Materials ansammeln und nicht durch chemische Reaktionen wie bei Batterien. Dies erfordert Blätter aus "zweidimensionalen" Materialien mit großen Oberflächen, die eine große Anzahl von Elektronen aufnehmen können. In Forschung und Entwicklung wird Graphen hauptsächlich als zweidimensionales Material verwendet.
Laut Wissenschaftlern von UCF ist die Integration von Graphen in andere Materialien, die in Superkondensatoren verwendet werden, jedoch ziemlich schwierig. Daher verwendeten sie nur wenige Atome dicke 2D-Metallmaterialien (TMDs), um einen hochleitfähigen 1D-Nanodraht zu umwickeln, sodass Elektronen schnell vom Kern zur Hülle wandern können. Dies ermöglicht es, auf relativ einfache Weise ein schnell ladendes Material mit hohem Energieverbrauch und hoher Leistungsdichte herzustellen. „Wir haben ein einfaches chemisches Syntheseverfahren entwickelt, das sich gut in vorhandene Materialien mit 2D-Materialien integrieren lässt“, sagt der Forscher Jung.
Die Entwicklung befindet sich in einem frühen Stadium und daher ist es zu früh, um über die industrielle Implementierung der Technologie zu sprechen, aber die Aussichten sind vielversprechend. „Unser Design übertrifft die heute in kleinen elektronischen Geräten verwendeten Materialien hinsichtlich Energiedichte, Leistungsdichte und zyklischer Stabilität“, sagte Chaudhary.
Jung nennt diese Forschung einen experimentellen Test des Konzepts, und das Team ist nun dabei, ihre Erfindung zu patentieren. Bei der Einrichtung der Massenproduktion können neue (nicht explosive) Batterien mit langer Lebensdauer in Mobilgeräten verwendet werden, die in Sekundenschnelle aufgeladen werden.
Sergey Lukavsky