Material-Forschung für Akkus Die Fritteuse als Vorbild

Die Fritteuse als Ideengeber in der Akku-Forschung - wer hätte das gedacht? Forscher aus Seoul nutzen das »Prinzip des Frittieren«, um die Oberfläche von Graphen für Akku-Elektroden zu erhöhen.

Gibt man gefrorene Pommes in eine Fritteuse, verdampf das Wasser auf der Oberfläche sofort und die zuvor glatten Pommes bekommen eine etwas rauere Oberfläche. Ein Vorteil der rauen Oberfläche: Das Ketchup haftet besser.

Dieses »Prinzip« inspirierte Forscher aus Seoul zu einer neuen Fertigungstechnik. Das Team um Sang-Hoon Park, Materialwissenschaftler an der Yonsei University, nutzt eine wässrige Graphenoxidlösung, die per Ultraschalldüse in Mikrotropfen zerstäubt in ein 160°C heißes Gemisch aus organischem Lösungsmittel und Ascorbinsäure eingespritzt wird. Das Graphenoxid wird darin wieder zu Graphen, das Wasser verdampft schlagartig.

Bei diesem Prozess entstehen rund 5 µm große Kügelchen mit Strukturen, die mit einem Pompon Ähnlichkeit haben, und eine größere Oberfläche als ursprünglich bieten. Sang-Hoon Park erklärt: »Wir denken, dass dieses schnelle Verdampfen dazu führt, dass sich die Graphen-Nanoschichten radial nach außen anordnen.« Die reinen Graphen-Mikrokugeln eigenen sich für Superkondensatoren, allerdings eignet sich das Verfahren auch, um Nanostrukturen mit eingebettetem Silizium zu fertigen, welche wiederum für Akku-Elektroden interessant sind.

Von der Kapazität her ist dieses Verfahren uninteressant, erreichen die »frittierten« Elektroden doch nur eine mit anderen 3D-Materialien aus Graphen vergleichbare Kapazität. Shu-Hong Yu, Nanowissenschaftler an der University of Science & Technology of China, erläuterte gegenüber »Chemical & Engineering News« die Vorteile des Fertigungsverfahrens. So sei  es im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden »direkt, einfach, und viel leichter für industriellen Anwendungen hochskalierbar«. Zudem sei die Fertigung von Nanokompositen mit funktionellen Nanopartikeln leicht. Als Beispiel führt Yu das eingebettete Silizium an.