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Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) und der University California Santa Cruz haben erfolgreich ultraleichte Superkondensatoren aus einem Graphen-basierten Gel gedruckt. Dieser Erfolg könnte Türen für uneingeschränktes Design von hoch effizienten Energiespeichersystemen für Smartphones oder andere tragbare Geräte, implantierbare Geräte, Elektroautos oder kabellosen Sensoren öffnen.
12.02.2016: Das Forscherteam hat die Superkondensatoren aus einem Graphen-Oxid-Gel in einem Verfahren genannt “Direct Ink Writing” hergestellt. Die ultraleichten Elektroden lassen sich nicht nur extrem schnell aufladen sondern behalten auch nach 10.000 Auf- und Entladezyklen beinahe ihre volle Kapazität.
Das Graphen-Oxid-Gel ist im Vergleich zu Materialien die auf Carbon basieren leichter, elastischer und verfügt über eine höhere Leitfähigkeit. Die LLNL Forscher glauben, dass mit diesen 3D-gedruckten Energiespeicher die Herstellung von einzigartigen elektronischen Geräten zukünftig möglich sein wird.
Eric Duoss, LLNL Materials Engineer erklärt:
“Additively manufactured 3D architectures for energy storage will improve energy and power characteristics for supercapacitors, enabling lightweight, miniaturized power sources. Graphene is a really incredible material because it is essentially a single atomic layer that can be created from graphite. Because of its structure and crystalline arrangement, it has really phenomenal capabilities.”
Die Studie mit dem Titel “Supercapacitors Based on Three-Dimensional Hierarchical Graphene Aerogels with Periodic Macropores” wurde im ACS Nano Letters Journal publiziert.
20.06.2016: Update – Forscher verdoppeln Kapazität der Graphen-Superkondensatoren
Das Forscherteam des Lawrence Livermore Lab und der UC Santa Cruz haben es geschafft, die Leistung der 3D-gedruckten Superkondensatoren aus Graphen zu verdoppeln. Dazu wurden Lithium Ionen und Perchlorat Ionen zwischen den einzelnen Graphen-Gel-Schichten eingeschoben.
Der Prozess erfolgt in zwei Schritten; nach dem Einschieben der Lithium und Perchlorat Ionen werden zweitere einer Hydrolyse unterzogen.
Dadurch wird der Oberfläche des Graphenmaterials vergrößert, wie LLNL Materialforscher und Co-Author der Studie, Fang Qian, erklärt:
“This two-step electrochemical process increases the surface area of graphene-based materials for charge storage, as well as the number of pseudo-capacitive sites that contribute additional storage capacity.”
Die neue Studie mit dem Titel “Ion Intercalation Induced Capacitance Improvement for Graphene-Based Supercapacitor Electrodes” kann hier abgerufen werden.
