Forscher der Monash University haben ein neues Material auf Kohlenstoffbasis entwickelt, das Superkondensatoren ermöglicht, Energie wie Blei-Säure-Batterien zu speichern und gleichzeitig viel mehr Leistung als herkömmliche Batterien zu liefern.
Durch schnelles thermisches Tempern eines Graphitoxid-Vorläufers haben Forscher der Monash University in Australien erfolgreich einen Superkondensator mit einer volumetrischen Leistungsdichte von bis zu 69,2 Kilowatt pro Liter hergestellt, was eine ausgezeichnete Schnelllade- und Zyklenstabilität demonstriert.
Superkondensatoren sind eine aufstrebende Klasse von Energiespeichergeräten, die Ladung elektrostatisch speichern, anstatt durch die chemischen Reaktionen herkömmlicher Batterien. Ein großes Hindernis war jedoch lange Zeit die begrenzte Oberfläche von Kohlenstoffmaterialien, die für die Energiespeicherung verfügbar ist.
Professor Mainak Majumder vom Department of Mechanical and Aerospace Engineering der Monash University und Direktor des Advanced Manufacturing of 2D Materials (AM2D) Research Center sagte, dass die Forscher durch Modifizierung der Wärmebehandlungsmethode mehr Oberfläche in dem Kohlenstoffmaterial freigesetzt haben.
Majumder erklärte, dass der Schlüssel in einer neuen Materialstruktur liegt — multiskaliertes reduziertes Graphenoxid (M-rGO) — abgeleitet von natürlichem Graphit. Das Forschungsteam verwendete einen schnellen thermischen Temperprozess, um stark gekrümmte Graphenstrukturen zu erzeugen, die präzise Kanäle für die schnelle und effiziente Bewegung von Ionen schaffen und so sowohl eine hohe Energiedichte als auch eine hohe Leistungsdichte erreichen.
Der Co-Autor der Studie, Petar Jovanović, ein Forscher bei AM2D, erklärte, dass der neue Superkondensator, wenn er in Pouch-Zellen montiert wird, eine volumetrische Energiedichte von bis zu 99,5 Wattstunden pro Liter und eine Leistungsdichte von bis zu 69,2 Kilowatt pro Liter erreichte und gleichzeitig eine langfristige Stabilität beibehielt.
Die Forscher stellten fest, dass diese Leistung einen großen Durchbruch in der globalen Entwicklung einer neuen Generation von Energiespeichergeräten darstellt, die hohe Energie und Leistung kombinieren und den Weg für Anwendungen in der Elektromobilität, der Netzregulierung und der Unterhaltungselektronik ebnen.
Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in Nature Communications unter dem Titel "In-situ interlayer expansion of multi-scale curved graphene enables efficient volumetric supercapacitors" veröffentlicht.
Forscher der Monash University haben ein neues Material auf Kohlenstoffbasis entwickelt, das Superkondensatoren ermöglicht, Energie wie Blei-Säure-Batterien zu speichern und gleichzeitig viel mehr Leistung als herkömmliche Batterien zu liefern.
Durch schnelles thermisches Tempern eines Graphitoxid-Vorläufers haben Forscher der Monash University in Australien erfolgreich einen Superkondensator mit einer volumetrischen Leistungsdichte von bis zu 69,2 Kilowatt pro Liter hergestellt, was eine ausgezeichnete Schnelllade- und Zyklenstabilität demonstriert.
Superkondensatoren sind eine aufstrebende Klasse von Energiespeichergeräten, die Ladung elektrostatisch speichern, anstatt durch die chemischen Reaktionen herkömmlicher Batterien. Ein großes Hindernis war jedoch lange Zeit die begrenzte Oberfläche von Kohlenstoffmaterialien, die für die Energiespeicherung verfügbar ist.
Professor Mainak Majumder vom Department of Mechanical and Aerospace Engineering der Monash University und Direktor des Advanced Manufacturing of 2D Materials (AM2D) Research Center sagte, dass die Forscher durch Modifizierung der Wärmebehandlungsmethode mehr Oberfläche in dem Kohlenstoffmaterial freigesetzt haben.
Majumder erklärte, dass der Schlüssel in einer neuen Materialstruktur liegt — multiskaliertes reduziertes Graphenoxid (M-rGO) — abgeleitet von natürlichem Graphit. Das Forschungsteam verwendete einen schnellen thermischen Temperprozess, um stark gekrümmte Graphenstrukturen zu erzeugen, die präzise Kanäle für die schnelle und effiziente Bewegung von Ionen schaffen und so sowohl eine hohe Energiedichte als auch eine hohe Leistungsdichte erreichen.
Der Co-Autor der Studie, Petar Jovanović, ein Forscher bei AM2D, erklärte, dass der neue Superkondensator, wenn er in Pouch-Zellen montiert wird, eine volumetrische Energiedichte von bis zu 99,5 Wattstunden pro Liter und eine Leistungsdichte von bis zu 69,2 Kilowatt pro Liter erreichte und gleichzeitig eine langfristige Stabilität beibehielt.
Die Forscher stellten fest, dass diese Leistung einen großen Durchbruch in der globalen Entwicklung einer neuen Generation von Energiespeichergeräten darstellt, die hohe Energie und Leistung kombinieren und den Weg für Anwendungen in der Elektromobilität, der Netzregulierung und der Unterhaltungselektronik ebnen.
Die zugehörigen Forschungsergebnisse wurden in Nature Communications unter dem Titel "In-situ interlayer expansion of multi-scale curved graphene enables efficient volumetric supercapacitors" veröffentlicht.
