Kohlenstoff-Zwiebel liefert starke Strompulse

Mehrschichtiger Superkondensator erreicht eine 100-fach höhere Leistungsdichte als bisher verfügbare Module

Toulouse (Frankreich) - Wer mit seinem Elektromobil oder E-Bike rasant beschleunigt, saugt die Lithiumionen-Akkus sehr schnell leer. Aber so genannte Superkondensatoren können für kurze Zeiträume eine hohe Stromleistung liefern und rasch wieder aufgeladen werden. Französische Wissenschaftler verbesserten diese flexiblen Stromspeicher nun mit mikroskopisch kleinen Kohlenstoff-Zwiebeln. Wie sie in der Fachzeitschrift "Nature Nanotechnology" berichten, lässt sich mit der mehrschichtigen Mikrostruktur die Energiedichte signifikant steigern.

"Mit gesteigerter Energiedichte und hohen Entladungsraten werden Superkondensatoren mit Batterien konkurrieren können", schreiben David Pech und seine Kollegen von der Université Toulouse. Für ihren Prototyp heizten sie ein Kohlenstoff reiches Pulver auf rund 1800 Grad Celsius auf. Dabei bildeten sich etwa sechs Nanometer kleine Nanozwiebeln, in denen sich 10 bis 15 Grafitschichten übereinander lagern. In einem elektrischen Feld lagerten die Forscher mit Hilfe der Elektrophorese Tausende dieser Nanozwiebeln auf einer Siliziumdioxidfläche. Kontaktiert mit Goldelektroden entstand so ein Superkondensator, der Spannungspulse von bis zu 200 Volt pro Sekunde bei einer Leistungsdichte von knapp einem Kilowatt pro Kubikzentimeter liefern konnte.

Bisher verfügbare Superkondensatoren gleicher Größe erreichen gerade mal 10 Watt. So konnten die Forscher mit ihrem schnell aufladbaren Superkondensator die Leistungsdichte verhundertfachen. Damit kann er zwar Lithiumionen-Akkus nicht ersetzen, bietet sich aber für die Stromversorgung von medizinischen Implantaten oder kleinen Sendern an. Größere Module beispielsweise für die Beschleunigungsphasen von Elektromobilen halten die Forscher mit einem hochskalierten Fertigungsverfahren für möglich.