Saubere und umweltfreundliche Superkondensatoren für Energieeffizienz und Transportanwendungen
Kondensatoren sind seit Jahren ein fester Bestandteil von elektrischen Leiterplatten. Technische Fortschritte führten zu einer tausendfachen Erhöhungen der Kapazität. Mit ihrer erweiterten Energiespeicherkapazität sind Superkondensatoren oder Ultrakondensatoren stark genug, um als Energiespeicher in Hybrid- und Elektrofahrzeugen oder in intermittierenden erneuerbaren Energietechnologien zu dienen. Das EU-finanzierte Projekt ENERGY CAPS (Development of a sustainable and safe hybrid supercapacitor with high specific energy and maintained high specific power and cyclability) befasste sich mit einigen der aktuellen Herausforderungen im Zusammenhang mit Hybrid-Superkondensatoren. Die Arbeit begann mit der Entwicklung der einzelnen Zellkomponenten wie etwa neuen Elektroden, einem Hochleistungspolymer-Separator und einer optimierten Elektrolytmischung. Der Schwerpunkt lag auf der Reduzierung von Umweltbelastung und Kosten. Diese Komponenten wurden dann in Prototypen im Labormaßstab integriert, die dann vor Herstellung des endgültigen Prototyps getestet und optimiert wurden. Die Projektpartner evaluierten kontinuierlich die Wiederverwertbarkeit der Gerätekomponenten und bewerteten erfolgreich die Umweltauswirkungen der Herstellungs- und Recyclingprozesse. Sie entwickelten einen Prozess, der die Verpflichtungen und die Anforderungen für eine 50%-ige Recyclingeffizienz aus der Batterie-Richtlinie der EU erfüllt. Mithilfe von Entsendungen und Rekrutierungen entwickelten die Forscher einen nachhaltigen und sicheren Hybrid-Superkondensator. Er verfügt über eine hohe spezifische Energie bei gleichbleibender hoher spezifischer Leistung und langer Lebensdauer für Energieeffizienz- und Transportanwendungen, vor allem in Plug-in-Hybriden, Elektroautos und intelligenten Stromnetzen. Die Lithium-Ionen-Kondensatoren bieten eine Reihe von Vorteilen: etwa bei Energie, Leistung, Sicherheit und Lebensdauer, wo sie die bestehenden Technologien übertreffen. Ihre begrenzte Wärmeerzeugung kann nicht durch andere Systeme erreicht werden, was für Hybridfahrzeuge von Vorteil ist. Im Vergleich zu Lithium-Batterien ermöglicht die geringere Wärmeerzeugung die Verwendung einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Kühlsysteme. Die Beschleunigung kann dank der höheren Energiedichte bis zu 10-mal länger aufrecht erhalten werden als bei aktuellen Superkondensatoren. ENERGY CAPS hat wichtige Implikationen für die Speicherung erneuerbarer Energie und den umweltfreundlichen Verkehr. Außerdem wird es erhebliche Auswirkungen auf die ehrgeizigen Umweltziele der EU haben und zu den gesellschaftlichen Herausforderungen der Strategie Europa 2020 beitragen.
Schlüsselbegriffe
Superkondensatoren, Ultrakondensatoren, ENERGY CAPS
