Wohin geht die Forschung?

Forschung Superkondensator

In vielerlei Hinsicht versucht die Forschung, Superkondensatoren stetig zu optimieren. Als besonders vielversprechend gelten hierbei Hybridsysteme, diese werden vor allem im Bereich der Elektromobilität konstruiert. Die Kombination von elektrochemischen Kondensatoren und Lithium-Ionen-Akkus soll die Unzulänglichkeiten der einzelnen Technologien ausgleichen soll. Besonders anspruchsvoll ist jedoch die Steuerung der beiden einzelnen Elemente, wenn man bedenkt, dass die abzugebende Leistung extrem schnell in Abhängigkeit des Fahrzyklus verändert wird. Auch wenn hier noch weitere Forschung notwendig ist, wird diese Technologie in Zukunft ein wichtiger Bestandteil moderner Mobilitätskonzepte sein.

Es ist darüber hinaus auch möglich, die Elektroden von Lithium-Ionen-Akkus und elektrochemischen Kondensatoren in einem Bauteil zu kombinieren und so Lithium zu nutzen, welches durch seine Position auf der elektrochemischen Spannungsreihe ein sehr attraktives Material ist. Dieser asymmetrische Aufbau bringt jedoch einige Schwierigkeiten mit sich. Unter anderem nimmt die Zyklenfestigkeit wieder ab, da der Interkalationsprozess von Lithium mit mechanischen Belastungen einher geht.

Eine andere Variante, die schon wesentlich etablierter ist, kombiniert zwei Elektroden mit einer unterschiedlichen Art von Kapazität in einem Bauteil. Die erhöhte Energiedichte steuert dabei die Elektrode mit einer hohen Pseudokapazität bei, während die Doppelschichtelektrode eine hohe Leistungsdichte besitzt. 

Superkodensatoren in der Forschung: Ein Blick in die Zukunft

Schlussendlich geht für die Forschung vor allem darum, eine möglichst hohe Kapazität, Leistungs- und Energiedichte zu erreichen. Folglich möchten die Wissenschaftler eine hohe Zyklenstabilität bei zuverlässiger Leistung erzielen. Gleichzeitig sollten die Materialien aber auch sicher, umweltfreundlich und bezahlbar sein. Natürlich ist das die Suche nach der eierlegenden Wollmilchsau und Abstriche müssen weiterhin gemacht werden. Damit sind die wichtigsten Fortschritte sind auf der Ebene der Materialien notwendig. Dies betrifft sowohl Elektrolyt als auch Leitsalze und Elektroden. Es gibt viele interessante Ansätze – beispielsweise die Verwendung von ionischen Flüssigkeiten, extrem hoch konzentrierten Elektrolyten oder Elektrodenmaterialen aus leitfähigen Polymeren. Hochkonzentrierte Elektrolyte bieten z. B. den Vorteil, dass hier deutlich mehr Aktivmaterial in der Zelle vorhanden ist und weniger Lösungsmittel, welches oft die Komponente der Zelle ist, die Alterung – besonders bei hohen Betriebstemperaturen – hervorruft.

Trotzdem sind die meisten dieser Innovationen der Forschung noch nicht auf dem Markt. Die Zukunft bleibt spannend und wird sicher noch eine Reihe weiterer Fortschritte mit sich bringen. Wir halten Dich über Neuigkeiten auf dem Laufenden und ergänzen unsere Seiten durchgehend, so dass es lohnt, regelmäßig vorbeizuschauen.