Superkondensatoren zeichnen sich durch ihre schnelle Aufladung und lange Haltbarkeit aus, was sie zu attraktiven Energiespeichern macht. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien besitzen Superkondensatoren jedoch eine geringere Speicherkapazität, wodurch ihr Einsatz bislang begrenzt ist. Forscher aus Großbritannien und Frankreich haben nun herausgefunden, dass die unregelmäßige Struktur der Kohlenstoffelektroden in Superkondensatoren ein entscheidender Faktor für eine Steigerung der Speicherkapazität ist.
Alex Forse von der University of Cambridge betont, dass Superkondensatoren Batterien zwar nicht ersetzen, aber sinnvoll ergänzen können. Beispielsweise eignen sie sich gut, um Elektrofahrzeuge bei kurzzeitigen Beschleunigungsphasen mit ausreichend Strom zu versorgen. In Zusammenarbeit mit Forschern der Université Toulouse konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Elektroden des Superkondensators, die positiv und negativ geladene Ionen während des Lade- und Entladevorgangs beherbergen.
Bisherige Annahmen, dass ordentlich strukturierte Kohlenstoffmaterialien die ideale Wahl für Superkondensatoren darstellen, wurden durch die Forschungsergebnisse widerlegt. Die Studie zeigte, dass eine zunehmend unordentliche Anordnung der Kohlenstoffatome in den Elektroden zu einer höheren Speicherkapazität führte. Mithilfe von Kernspinresonanz-Spektroskopie konnte das Forschungsteam die Positionen der geladenen Ionen im Kohlenstoffmaterial analysieren und feststellen, dass diese bei unregelmäßigen Strukturen auch außerhalb der Poren zu finden waren.
Obwohl die genauen Ursachen für dieses Phänomen noch nicht vollständig geklärt sind, sind die Erkenntnisse bereits heute für die Entwicklung leistungsfähigerer Superkondensatoren relevant. Eine signifikante Steigerung der Speicherkapazität könnte neue Anwendungen in Bereichen wie der Elektromobilität ermöglichen. Zum Beispiel könnten E-Linienbusse dank dieser Technologie an jeder Station schnell und kabellos aufgeladen werden, was den Bedarf an teuren Lithium-Ionen-Batterien reduzieren würde. Mit weiteren Studien wollen die Forscher die Wissenslücken schließen und die Optimierung von Superkondensatoren vorantreiben.