So gut wie alle modernen „Mobilgeräte“ vom Smartphone bis zum Elektroauto setzen heute auf Lithium-Akkus. Sie bieten vor allem hohe Energiedichte. Supercaps kommen dem aber immer näher und übertreffen Akkus bezüglich Anzahl an Ladezyklen und Ladegeschwindigkeit deutlich. Mit 2D-Materialien nähern sich Forscher der University of Central Florida dem Ziel des praktischen Einsatzes von Supercaps immer weiter.

Forscher der UCF arbeiten an einem Supercap-Verfahren, dass das Potential zu Energiedichten hat, die durchaus im Bereich von modernen Lithium-Akkus liegen. Die klassischen Vorteile wie enorm hohes Ladetempo und im Vergleich hohe Stückzahlen werden dabei nicht beeinträchtigt. Typische Smartphone-Akkus fangen bei entsprechender Nutzung oft schon nach 1,5 bis 2 Jahren an zu schwächeln. Viel mehr als 1.500 Ladezyklen ohne merkbare Reduktion der Kapazität ist nicht drin. Außerdem ist der maximale Lade- und Entladestrom begrenzt, der ohne Schädigung der Zellchemie appliziert werden kann. Die Supercap-Prototypen der UCF-Forscher erreichen mit 30.000 Ladezyklen ohne Degradation gut die 20-fache Lebensdauer und können – sofern die zur Verfügung stehende Ladetechnik genug Energie bietet – prinzipiell in Sekunden geladen werden. Stromspitzen bei der Energieentnahme können sehr hoch sein.

Das Forscher-Team experimentierte mit Nano-Drähten, die chemisch mit sogenannten 2D-Materialien beschichtet sind. Der Kern der Faser bietet eine gute Stromleitung und die nur wenige Atomlagen dicken Plättchen außenrum formen eine enorm große und stabile Oberfläche, die hohe Energie- und Leistungsdichten ermöglicht. Das Verfahren ist zwar noch nicht produktionsreif, aber durchaus vielversprechend. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift ACS Nano veröffentlicht.