Effizienter Stromspeicher aus Nanoporen

Millionen von winzigen Kondensatoren auf engstem Raum können sehr schnell aufgeladen werden und große Stromdichten bereitstellen

Stromspeicher aus Nanoporen
Stromspeicher aus Nanoporen

College Park (USA) - Sehr viel schneller als Lithiumionen-Akkus lassen sich Kondensatoren direkt mit elektrischem Strom laden. Allerdings ist ihre Ladekapazität bisher zu gering, um Elektroautos oder Laptops über längere Zeit mit Strom zu versorgen. Doch nun konnten amerikanische Wissenschaftler die Speicherkapazität mit Millionen von winzigen Nanoporen um etwa das Hundertfache steigern. Erste Labormuster dieser Speicher, die in Zukunft beispielsweise als Strompuffer in Windparks dienen könnten, präsentieren sie in der Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology".

"Nanostrukturen können als Grundlage für Energiesysteme der nächsten Generation dienen", schreiben Gary Rubloff und seine Kollegen von der University of Maryland in College Park. Dieses Ziel im Blick, ätzten die Forscher Millionen winziger Löcher in eine Aluminiumfolie. Die Wände dieser nur etwa 50 millionstel Millimeter breiten und einige Mikrometer tiefen Aushöhlungen beschichteten sie danach mit drei hauchdünnen Schichten aus Titannitrid und Alumimiumoxid. Jede dieser Nanoporen bildete einen kleinen Kondensator. Kontaktiert mit Elektroden aus Aluminium ergab sich ein Stromspeicher, der eine etwa 250 mal größere Oberfläche hatte als konventionelle Kondensatoren gleicher Größe.

Dieser Nanostrukturen konnten bei ersten Messungen 100 mal mehr Strom speichern als bisher verfügbare Kondensatoren. Allerdings sind die Strommengen damit immer noch zu gering, um mit Lihtiumionen-Akkus zu konkurrieren. Doch um in kürzester Zeit große Stromstärken zu liefern, beispielsweise für die Beschleunigungsphase von Elektromobilen, zeigen diese Nanokondensatoren ein viel versprechendes Potenzial. Bis zu einer Anwendung müssen die Forscher allerdings die Produktionsprozesse für größere Stromspeicher weiter entwickeln. Lassen sich die Nanokondensatoren zudem mit anderen Metallverbindungen wie etwa Hafniumoxid herstellen, könnte die Speicherkapazität weiter gesteigert werden.