Revolution bei passiven Bauelementen Graphen-basierte Ultrakondensatoren

Taavi Madiberk, Skeleton Technologies: »Unsere Graphen-basierten Ultrakondensatoren sind reif für den Massenmarkt, bis 2020 streben wir ein Umsatzvolumen von 150 Millionen Dollar an.«

Eine doppelt so hohe Energiedichte und die fünffache Leistungsdichte gegenüber existierenden Produkten am Markt – das estländische Startup Skeleton Technologies bietet seit kurzem zylindrische Ultrakondensatoren an, die neue Maßstäbe setzen.

Grundlage der deutlich höheren Performance gegenüber herkömmlichen Produkten ist die Verwendung von nanoporösem Kohlenstoff, kurz CDC, oder auch »curved graphene« genannt. Pläne für Produkte dieser Art, gibt es schon seit Jahren, doch Taavi Madiberk und Oliver Ahlberg, nutzen 2009 die Forschungsergebnisse estnischer Forscher in der Universitätsstadt Tartu. Bereits 2010 stellte das Unternehmen erste Prototypen vor.

Jüngstes Produkt der Entwicklungsanstrengungen sind nun die zylindrischen Ultrakondensatoren der SkelCap Serie 4500. Sie bieten eine elektrische Kapazität von 4500 F und eine Energiedichte von 10 Wh/kg. Bei einem maximalen Durchmesser von 60 mm liegen die besten Konkurrenzprodukte aus dem Markt derzeit bei 3400 F.
Der Innenwiderstand dieser Zellen ist der niedrigste der Branche, er liegt bei 0,095 mOhm. Diese Eigenschaft ist deshalb bedeutsam, verbessert sich durch die geringen Wärmeverluste die Effizienz der Zellen doch signifikant. Bei einer Stromstärke von 3900 A verliert die SkelCap4500 Zelle lediglich 0,30 Joule pro Farad. Bei Wettbewerbern können es bis zu 1,00 Joule sein.

Ein konkretes Beispiel zeigt, was dadurch möglich ist: Skeleton ist in der Lage 5,7 kW in einer 178 g schweren Zelle einzulagern, und das mit einem Volumen von 0,124 Liter. Einsetzbar sind die Zellen im Temperaturbereich von -40 bis +70 °C. Der etablierte Wettbewerb, der unter anderem aus den USA kommt, benötigt für 5,5 kW ein Volumen von 0,4 Liter bei einem Gewicht von 510 g. Skeleton ist also in der Lage, 80 kW in 5 s aus einer 25-kg-Unit zur Verfügung zu stellen.

Kein Wunder also, dass sich mit als erstes die Formel 1 meldete und die Ultrakondensatoren in KERS-Systemen zum Einsatz kommen. Bereits 2011, ein Jahr nach der Vorstellung der ersten Prototypen, ging die Europäische Raumfahrtbehörde ESA eine Kooperation mit Skeleton Technologies ein. Deren Ultrakondensatoren waren etwa 60-m leichter und 30-mal effizienter als die bislang verwendeten Lithium-Ionen-Batterien.