Super-Akku mit Superkondensatoren

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„Super“ ist ein beliebtes Adjektiv, wenn es um neue Stromspeicher geht. Superkondensatoren haben es sogar schon im Namen. Nun sollen sie Smartphones in Sekunden laden und eine Woche mit Strom versorgen können. Super!

Superkondensatoren stecken als Akku-Ersatz oder -Ergänzung bereits in einer Menge Alltagsdingen. Sie speisen die Rücklichter unserer Fahrräder beim Anhalten, springen bei unterbrechungsfreien Stromversorgungen im Notfall ein, verhindern Datenverluste in statischen Speichern (SRAM), sorgen in Rennwägen kurzzeitig für mehr PS und sparen Benzin, indem sie zurückgewonnene Bremsenergie akkumulieren.

Im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien können sie in kurzer Zeit viel Energie abgeben und aufnehmen. Und das Hunderttausende Mal mit tiefer Entladung und hohen Strömen. Dafür ist aber die speicherbare Ladungsmenge gering. Für den Einsatz etwa in Smartphones oder Tablets sind sie deshalb noch zu groß und zu teuer.

Grund für die gegensätzlichen Eigenschaften von Akkus und Superkondensatoren, die auch auf die Namen Ultra- oder Doppelschichtkondensatoren hören, ist die Art der Ladungsspeicherung. Während sie bei ersteren durch „träge“ chemische Prozesse wie Oxidation, Reduktion und Einlagerung von Molekülen oder Ionen geschieht, erfolgt sie bei den Superkondensatoren hauptsächlich durch „flinke“, elektrodenschonende Ladungstrennung.

Ultras mit mehr Kapazität

Seit Jahren versuchen Forscher mit neuen Materialien die Energiedichte zu erhöhen, um den Superkondensatoren den Weg auch in Smartphones und Tablets zu ebnen. So erzielte etwa 2013 die US-Schülerin Eesha Khare einen dieser „sensationellen Forschungsdurchbrüche“ mit kleinen Kohlenstoffröhrchen (Nanotubes). Durch sie konnte ihr „Turbo-Akku“ angeblich Smartphones doppelt so lange mit Strom versorgen und binnen 30 Sekunden aufgeladen werden. Im Labor, versteht sich. Ihr damaliger Mentor Yat Li von der University of California hatte übrigens eine ähnliche Innovation bereits ein Jahr zuvor in einem Fachjournal mit weit weniger Resonanz veröffentlicht.

Ein neuer Superkondensator mit nanometerdünnen Leitungen und einer atomschmalen Hülle von der University of Central Florida geht jetzt noch weiter. Er soll in Smartphones in wenigen Sekunden aufgeladen werden können, um dann den Strombedarf einer ganzen Woche zu decken. Und das selbst nach 30.000 Ladezyklen ohne Kapazitätseinbußen. Wie alle Superkondensatoren sei er eben unverwüstlich. Fragt sich nur, ob dabei auch das Smartphone heil bleibt. Um einen Standard-Akku von 2600 mAh (Milliamperestunden) in Sekunden zu laden, müssten schließlich Ströme von mehreren Hundert Ampere fließen.

Über die verwendeten Materialien schweigen sich die Forscher aus, da der Patentantrag noch läuft. Es wäre allerdings ziemlich überraschend, wenn nicht auch in Florida das bekannte „Speicherwundermaterial“ Graphen in irgendeiner Form mit von der Partie wäre.

 

 

 

Superkondensator (Bild: University of Central Florida)

Flexible, kleine Superkondensatoren mit außergewöhnlichen Eigenschaften sollen in Zukunft problemlos in Smartphones Platz finden. (Bild: University of Central Florida).