Neu entwickelte Ultrahochleistungsspeicher ermöglichen Laden und Entladen binnen 3 Sekunden

Innerhalb von 3 Sekunden Strom laden bzw. entladen – das ist keine Utopie mehr. Neues aus der Gebäudetechnik kommt von Wissenschaftlern des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW). Ihnen ist es nun gelungen, Elektroden zu entwickeln, die in 3 Sekunden geladen und entladen werden können.

Hochoberflächen-Nickelelektrode
Rasterelektronische Aufnahme der Hochoberflächen-Nickelelektrode mit erkennbarer Nanostruktur der Einzelpartikel (Bild © ZSW),

Die Elektroden erhalten eine nanostrukturierte Oberfläche. Die Forscher verwendeten eine wasserbasierte, nicht brennbare Lösung als Elektrolyt. Dadurch ist der Speicher sowohl bei hohen als auch bei tiefen Temperaturen einsetzbar.

Bei Elektrofahrzeugen liegt der Fokus auf der Lithium-Ionen-Technologie und hier auf der Optimierung der Energiedichte. Sobald Elektrizität schnell aufgenommen und abgegeben werden muss, wie es beispielsweise bei Gabelstaplern und Hybridautos der Fall ist, ist es sinnvoll, auf Hochleistungsspeicher zurückzugreifen. Diese werden auch als elektrochemische Doppelschichtkondensatoren bzw. Superkondensatoren bezeichnet.

Leistungsfähigkeit

Die Leistungsfähigkeit der Speicher wird hauptsächlich von der Elektrodentechnologie bestimmt. Die ZSW-Forscher nutzen nanostrukturiertes Nickel als Aktivmaterial für die positive Elektrode. Dieses  Material wird mit Nickelhydroxid beschichtet. Im Gegensatz dazu wird die negative Elektrode mit Aktivkohle und nicht mit Metallhydrid beschichtet. Als Elektrolyt nutzt man eine wässrige Kaliumhydroxidlösung, die im Vergleich zu organischen Elektrolyten nicht brennbar ist.

Zu Demonstrationszwecken wurde bereits eine erste Zelle angefertigt. „Die C-Rate, das heißt der Wert für die Entladegeschwindigkeit, beträgt fast 1.200“, so der Leiter des Geschäftsbereichs Elektrochemische Energietechnologien und ZSW-Vorstandsmitglied Prof. Dr. Werner Tillmetz, wie das ZSW in einer Pressemitteilung (neues Fenster; PDF; 298 KB) berichtet. Lithium-Ionen-Batterien werden meist mit C-Werten, die im einstelligen Bereich liegen, betrieben. „Der neue Speicher ist daher in der Lage, innerhalb von rund drei Sekunden die gesamte Kapazität zur Verfügung zu stellen,“ so Tillmetz weiter.

Nanostrukturierung sorgt für erhebliche Leistungssteigerung der Elektroden

Bislang üblich war eine Mikrostrukturierung, deren Oberfläche etwa 100 bis 1.000 Mal geringer war als das jetzt vorliegende ZSW-Material. Dieses erhält durch die feinere Strukturierung eine größere Oberfläche und ermöglicht es, die Ladungsträger deutlich schneller und mit erheblich geringerem Widerstand zu übertragen.

Sinnvoll ist der Einsatz der Ultrahochleistungsspeicher dort, wo kurzzeitig ein hoher Strombedarf besteht, gleichzeitig aber auch kurzfristig viel Strom zurückzuspeichern ist. Zu diesen Bereichen gehören beispielsweise industrielle Anwendungen wie Hochregallager, Hybridfahrzeuge und Intralogistik-Shuttle-Systeme. Das Marktpotenzial der Zellen wird als sehr groß eingeschätzt.

Den Link zu dieser Seite teilen

Klicken Sie einfach auf das Formularfeld und kopieren Sie sich den Link heraus.

Klicken Sie einfach auf das Formularfeld und kopieren Sie sich den Link heraus.

Klicken Sie einfach auf das Formularfeld und kopieren Sie sich den Link heraus.

News per E-Mail erhalten – Newsletter

Wir versenden unseren Newsletter maximal 1-2 mal pro Monat. Eine Abmeldung ist jederzeit möglich.

Zur Anmeldung und Anmeldeinformationen

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.