Neuartiger Superkondensator 4,4 V pro Zelle machbar

Graphen-Mesoschwämme (oben in der Pinzette) und ein daraus gefertigeter Superkondensator, der mit zwei LEDs verbunden ist.
Graphen-Mesoschwämme (oben in der Pinzette) und ein daraus gefertigeter Superkondensator, der mit zwei LEDs verbunden ist.

Superkondensatoren haben eine Arbeitsspannung von 2,7 V, einige gehen bis knapp 3 V. Nun haben japanische Forscher ein Graphen-basiertes Material gefunden, mit dem bis zu 4,4 V möglich sind.

Der größte Nachteil von Superkondensatoren ist die geringe Spannung in den einzelnen Zellen. Dadurch ist es nötig, eine große Anzahl von Zellen zu stapeln, um die erforderliche Spannung zu erreichen. Entscheidend ist daher, dass neue Materialien eine höhere Spannung pro Zelle bieten, wodurch die Anzahl der Einzelzellen reduziert und kompaktere Geräte möglich werden.

Nun haben Forscher der Tohoku-Universität haben gemeinsam mit TOC Capacitor ein neues Material entwickelt, das bei Temperaturen von +60 °C eine Arbeitsspannung von 3,5 V hat und bei +25 °C sogar 4,4V. Das sind etwa 2,7 Mal mehr als die maximale Spannung für den stabilen Betrieb von konventionellen Elektroden aus Aktivkohle und anderen graphenbasierten Materialien.

Dazu verarbeiten die Forscher ein kontinuierliches dreidimensionales Gerüst aus einem Graphen-basierten Meso-Schwamm, einem kohlenstoffbasierten Material mit nanoskaligen Poren, zu einer Folie. Ein wesentliches Merkmal dieses Materials ist, dass es keine Nahtstellen hat und daher nur sehr wenige Kanten mit Kohlenstoff enthält, an denen sich Korrosionsreaktionen abspielen können. Dies macht das Material äußerst stabil.

Originalpublikation

Nomura, K., Nishihara, H., Kobayashi, N., Asada, T., and Kyotani, T., 4.4 V supercapacitors based on super-stable mesoporous carbon sheets made of edge-free graphene walls, Energy & Environmental Science. DOI: 10.1039/C8EE03184C