Forscher in Florida haben den Grundstein für eine revolutionär bessere Stromversorgung für kleine elektronische Geräte gelegt: Ihre Kondensatoren bestehen aus hauchdünnen Drähten, deren äußere Hülle aus einem nur wenige Atome dicken Werkstoff besteht.

Prototyp des neuen Superkondensators aus Florida: Er soll genug Energie speichern, um ein Smartphone eine Woche lang mit Strom zu versorgen. Geladen ist der Superkondensator innerhalb weniger Sekunden.

Hochleistungs-Superkondensatoren, die sich sekundenschnell aufladen lassen, sind bald keine Domäne des estländischen Unternehmens Skeleton mehr. Forscher am Technologie-Center für Nanowissenschaften der Universität Florida haben ähnlich leistungsfähige Stromspeicher entwickelt. Sie sind, anders als die der Esten, flexibel und so klein, dass sie mobile elektronische Geräte wie Smartphones und Tablets mit Strom versorgen können. Skeletons Superkondensatoren, die vom kommenden Jahr an nahe Dresden produziert werden, sind dagegen eher für Geräte gedacht, die sehr viel Strom benötigen.

Beide Entwicklerteams setzen ultradünne Werkstoffe ein. Die Esten nutzen als Elektrode Graphen, eine bienenwabenförmige Matte aus Kohlenstoffatomen, die nur wenige Atomlagen dick ist. Die andere Elektrode ist eine metallische Folie. Beide sind durch einen Isolator getrennt. Die dreilagige Folie wird aufgerollt, fertig ist der Kondensator.

Die Forscher in den USA haben feinste Drähte mit einer hauchdünnen isolierenden Schicht umhüllt. Außen bringen sie ein nanometerdickes Material auf. Welches Material sie verwenden, ist noch geheim.

Quelle: Universität Florida

Die Forscher aus Florida setzen auf eine andere Geometrie. Sie umhüllen feinste Drähte mit einer hauchdünnen isolierenden Schicht. Außen bringen sie ein nanometerdickes Material auf. Welche Werkstoffe sie verwenden, verraten sie nicht, da ihr Patentantrag noch läuft.

Man kann aber davon ausgehen, dass es sich um metallische Drähte mit einer Graphenhülle handelt. Die Leistung des Teams um Professor Yeonwoong Jung und seinen Doktoranden Nitin Choudhary besteht darin, ein einfaches chemisches Verfahren entwickelt zu haben, mit dem sich die hauchdünne Drähte in Superkondensatoren verwandeln lassen. Die Drähte sind so dünn, dass sie nicht einmal unter einem Lichtmikroskop zu sehen sind.

Schematischer Aufbau des Superkondensators der Universität Florida.

Quelle: Universität Florida

„Unsere Superkondensatoren übertreffen alle Stromspeicher für kleine elektronische Geräte, was Energiedichte und Lebensdauer betrifft“, sagt Choudhary. Sie ließen sich innerhalb von Sekunden aufladen. Die gespeicherte Energie reiche bei einem Smartphone für eine Woche – heutige Akkus sind meist nach 24 Stunden leer. Außerdem seien sie unverwüstlich. Selbst nach 30.000 Ladezyklen sei die Kapazität noch genauso groß wie am Anfang – was allerdings eine Eigenschaft aller Superkondensatoren ist.

Ladestation für Smartphones: US-Forscher arbeiten an Superkondensatoren, die ein Smartphone eine Woche lang mit Energie versorgen können. Geladen sind sie innerhalb weniger Sekunden.

„Unser Stromspeicher ist noch nicht serienreif“, schränkt Jung noch ein. „Aber unsere Entwicklungsarbeit wird große Auswirkungen auf viele Technologien haben.“ Er geht davon aus, dass die Superkondensatoren aus Florida auch in Elektroautos und Kleidungsstücken (Wearables) eingesetzt werden können.

Auch koreanische Forscher arbeiten an Superkondensatoren. Das Verrückte: Sie nutzen Zigarettenkippen als Rohstofflieferant. Wie das geht, lesen Sie hier.

Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

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