Stefan Freunberger hat einen neuen Akku-Typ entwickelt. Er vereint die besten Eigenschaften von Batterie und Superkondensator. Der Hybrid könnte zukünftig in E-Autos zum Einsatz kommen.
Stefan Freunberger und sein Hybrid aus Batterie und Superkondensator. Der neuartige Energiespeicher vereint das Beste aus beiden Welten.
Batterien und Superkondensatoren speichern Energie und geben sie wieder frei. Der Unterschied: Batterien speichern größere Energiemengen und geben sie langsam und beständig ab. Superkondensatoren speichern hingegen geringere Energiemengen, die sie in kurzen Spitzenleistungen abgeben – praktisch ist das beispielsweise für automatische Türen in Straßenbahnen und Zügen. Aber auch Smartphones laden sie in Sekundenschnelle auf.
„Der Grund, warum Batterien Energie so langsam abgeben und lange Ladezeiten haben, sind die festen Ladespeicher, in denen sich die Ionen schwer bewegen können“, erklärt Forscher Stefan Freunberger von der TU Graz. „In Superkondensatoren bewegen sich die Ionen hingegen in Flüssigkeiten, sind also viel beweglicher als in Festkörpern.“
Was wäre nun, wenn man das Beste aus beiden Welten vereint? Genau das hat Freunberger getan.
Freunberger hat eine redoxaktive ionische Flüssigkeit entwickelt, die aus einem organischen Salz besteht. Bei einer Temperatur von knapp 30 °C speichert die Flüssigkeit ähnlich viele Ionen wie ein Festkörperspeicher, erlaubt ihnen aber bessere Beweglichkeit. Eine genaue Beschreibung des neuartigen Energiespeichers haben die Forscher im Fachjournal Nature Materials veröffentlicht.
In vielen E-Autos kommen mehrere Batterietypen gemeinsam mit Superkondensatoren zum Einsatz. Ein Hybrid würde Platz sparen.
Zum Einsatz kommen könnte der Hybrid in Zukunft in Elektroautos. „Bislang finden sich in E-Autos oft verschiedene Batterietypen oder Batteriesysteme gemeinsam mit Superkondensatoren“, sagt Freunberger. „Ein einziges System mit den Vorteilen beider Energiespeicher könnte Platz und Ressourcen sparen.
Konkurrenz kommt von der US-amerikanischen University of California. Dort entwickeln Forscher Hybrid-Superkapazitatoren, die mit laserbearbeitetem Graphen und Mangandioxid überdurchschnittlich viel Energie speichern und sich rasend schnell aufladen lassen. In Kombination mit Solarzellen könnten sie in Zukunft unter anderem Straßenlaternen vom Stromnetz unabhängig machen.
Und auch leistungsfähigere Elektroden stehen im Fokus der Wissenschaftler. Professor Michael Barsoum von der Drexel University beispielsweise arbeitet dafür mit einem lehmähnlichen Material, das aus übereinandergestapelten Titan-Karbid-Plättchen besteht.
Patrick Schroeder arbeitet als freiberuflicher Journalist für Zeitschriften und Onlinemagazine wie die VDI Nachrichten und Ingenieur.de.
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