Energiespeicher: Frittiertes Graphen verbessert Akkus

Puschelartige Strukturen aus Graphen sollen laut südkoreanischen Wissenschaftlern bessere Energiespeicher ermöglichen. Erzeugt werden die Mikrokugeln in einer Art Fritteuse.

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Graphen: Verdampfendes Wasser erzeugt Puschelstruktur.
Graphen: Verdampfendes Wasser erzeugt Puschelstruktur. (Bild: AlexanderAlUS/Wikipedia)

Bessere Akkus und Superkondensatoren durch frittierte Pom-Poms aus Graphen: Südkoreanische Forscher haben ein Verfahren entwickelt, um Mikropartikel aus Graphen herzustellen. Daraus sollen die Elektroden von Akkus und Superkondensatoren hergestellt werden.

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Graphen eignet sich als Elektrodenmaterial wegen seiner guten Leitfähigkeit, weil es stabil ist und eine große Oberfläche hat. Forscher um Sang-Hoon Park von der Yonsei Universität in der südkoreanischen Hauptstadt Seoul haben ein Verfahren entwickelt, um das Graphen in eine dreidimensionale Form zu bringen. In dieser wird das Material dann zu Elektroden verarbeitet.

Schallwellen erzeugen Mikrotropfen

Ausgangspunkt sind Flocken aus Graphenoxid in einer wässrigen Suspension, die in eine Ultraschall-Düse geleitet wird. Die Düse zerteilt die Suspension mit Hilfe von Schallwellen in Mikrotropfen. Diese werden in eine Mischung aus einem organischen Lösungsmittel und Ascorbinsäure gesprüht, die auf 160 Grad erhitzt wurde.

In der heißen Flüssigkeit wird das Graphenoxid zu Graphen reduziert. Die Graphenblättchen verklumpen und nehmen dabei eine Pom-Pom-artige Form an. Das bedeutet, die Blättchen ordnen sich radial an. Grund dafür sei, so vermuten die Forscher, dass das Wasser in den Mikrotropfen schnell verdampfe und dann in Richtung der Tropfenoberfläche entweiche.

Bessere Superkondensatoren durch Graphen-Pom-Poms

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Die Graphen-Pom-Poms haben einen Durchmesser von etwa 5 Mikrometern. Sie werden aus der Lösung herausgefiltert. Aus diesen Mikropuscheln werden Elektroden gefertigt, die die elektrochemische Leistung der Superkondensatoren steigern sollen.

Für Lithium-Ionen-Akkus haben die Forscher Hybridmikrosphären hergestellt. Sie enthalten neben dem Graphen auch Silizium-Nanopartikel, die von dem Graphen umhüllt werden. Silizium eignet sich gut als Anode für Lithium-Ionen-Akkus, weil das Material eine hohe Kapazität für das Speichern von Ladungen hat. Allerdings ändere sich das Volumen einer Silizium-Anode stark beim Laden und Entladen. Sei das Silizium hingegen mit Graphen umhüllt, werde dieser Effekt stark vermindert, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Chemistry of Materials.

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