Queensland University of Technology integriert Hybrid-Superkondensatoren mit fünffacher Ladegeschwindigkeit
Die Batterie hat zwei Schlüsselparameter: Energiedichte (Wh/Kg) und Leistungsdichte (W/Kg). Die Energiedichte ist das Energiegewicht, das der Akku pro Kilogramm Gewicht speichern kann, und die Leistungsdichte gibt an, wie schnell das Gerät beim Laden und Entladen Energie transportieren kann.
Lithiumbatterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte weit verbreitet, aber die Ladegeschwindigkeit von Lithiumbatterien ist ziemlich langsam.
Andererseits speichern Superkondensatoren Energie in statischer und nicht in chemischer Form, was bedeutet, dass Superkondensatoren schneller geladen und entladen werden können, ohne ihre innere Struktur zu verringern. Das bedeutet, dass Superkondensatoren eine sehr hohe Leistungsdichte aufweisen, die jedoch dadurch ausgeglichen wird, dass ihre Energiedichte viel geringer ist als die von chemischen Batterien.
Wissenschaftler haben daher nach Geräten gesucht, die dazwischen liegen, und Hybrid-Superkondensatoren haben beide Vorteile, da sie mehr Energie speichern als herkömmliche Superkondensatoren und gleichzeitig die Ladegeschwindigkeit beibehalten. Auf dieser Grundlage hat die Entwicklung hybrider Superkondensatoren die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf sich gezogen.
Ein Team der Queensland University of Science and Technology hat kürzlich zwei Hybrid-Superkondensator-Designs integriert, um eine sofortige Ladungsentladung zu erreichen und die Energiespeicherleistung im Vergleich zu NiMH-Batterien deutlich zu verbessern. Dieser Hybrid-Superkondensator hat eine kapazitive negative Elektrode auf Titankarbidbasis und eine gemischte positive Elektrode vom Batterietyp aus Graphen.
Die Energiedichte dieses neuen Energiespeichers liegt nahe der einer Nickel-Metallhydrid-Batterie, kann aber auch eine ultrahohe Leistung auf Superkondensator-Niveau liefern, etwa das Zehnfache der Lithiumbatterie.
Die Leistungsdichte funktioniert in beide Richtungen, sodass der Akku die Leistungsabgabe nicht behindert. In einer Zeit, in der's Plad +Tesla erstaunliche 1100 oder mehr PS hat, wird das Hybrid-Superkondensator-Äquivalent einen Akku haben, der die fünffache Leistung des Motors liefern kann.
Das QUT-Team freut sich, dass auch die Lebensdauer dieser Hybrid-Superkondensatoren auf dem Prüfstand doppelt so hoch ist wie die von Lithium-Ionen-Batterien und auch nach 10.000 vollständigen Lade-/Entladezyklen noch 90% ihrer ursprünglichen Speicherkapazität halten können.
Die Forscher glauben, dass die Schönheit dieser Mischung in der synergistischen Kombination liegt. Dies ist eine Win-Win-Lösung. Dies ist ein Schritt hin zu günstigeren, sichereren und umweltfreundlicheren Energiespeicherlösungen, da der Elektrolyt auf Wasserbasis ist und leicht recycelt werden kann.
