Power Paper: Schwedische Wissenschaftler entwickeln papierdünnen, faltbaren Superkondensator

Wissenschaftler der schwedischen Universität Linköping haben ein papierdünnes Material entwickelt, das als Superkondensator wirken kann. Mit nur 0,5 mm dicke ist das tiefschwarze “power paper” in der Lage, bemerkenswerte Mengen an Energie zu speichern.

Faltbare Kondensatoren sind vielfältig einsetzbar

Unsere komplette Infrastruktur ist abhängig von elektrischer Energie und unserer Fähigkeit, diese zu speichern. Dafür gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten: Batterien und Kondensatoren. Während erstere eher dafür gedacht sind, Energie über längere Zeit zu speichern, sind letztere in der Lage, große Menge an Energie in kurzer Zeit aufzunehmen, sie kurzfristig zu speichern und dann wieder abzugeben. Kondensatoren sind aus moderner Elektronik kaum noch wegzudenken. Eine besondere Form stellen Superkondensatoren dar. Sie nehmen innerhalb kürzester Zeit gewaltige Mengen an Energie auf.

Dünne Superkondensatoren sind keine Neuheit, aber die von den schwedischen Wissenschaftlern entwickelte Variante ist erstmals in echtem 3D konstruiert: Die Wissenschaftler selber bestimmen, wie dick – oder besser dünn – der Kondensator ausfällt. In seiner dünnsten Ausprägung ist der Kondensator lediglich einen halben Millimeter dick und kann in diverse Formen gefaltet werden, was ihn vielseitig einsetzbar macht. Sogar Origami-Figuren wie ein Schwan können aus dem Kondensator gefaltet werden.

Widerstandsfähiger Superkondensator

Der Kondensator der Forscher aus Linköping besteht aus Zellulose und einem Plastik-Polymer. Zum Einsatz kommen dünne Zellulose-Fäden, die nicht dicker als 20 Nanometer sind. Diese wurden dann mit einer Lösung mit einem elektrisch geladenen Polymer bedeckt und in ein dünnes Material verwoben. Das Gewebe ist unregelmäßig und die Lücken sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, die Elektrolyte enthält. Damit ist das Material leitfähig, und die Fähigkeit von Ionen und freien Elektronen, ungehindert durch das Material zu wandern, verleiht ihm seine erstaunlichen elektrischen Eigenschaften.

Das Material kann innerhalb weniger Sekunden komplett geladen werden und Hunderte von Ladezyklen überdauern und dabei mit Ionen und Elektronen eine elektrische Spannung erzeugen. Damit handelt es sich um ein seltenes Material namens organischer Mischionenelektronenleiter. Nach Angaben der Forscher kann der entwickelte Kondensator auch in sehr großen Dimensionen hergestellt werden.

Wenn dickere Kondensatoren gefragt sind, legen die Forscher einfach mehrere Schichten des Materials übereinander. Damit ist der entstehende Kondensator deutlich widerstandsfähiger als vergleichbar dicke Modelle, die anfällig für Risse und Brüche sind. Durch den Einsatz des Kunststoff-Polymers ist das Material an sich außerdem wasserdicht.