Nanostrukturierte Zellkomponenten für reversible Energie-speicher mit verbesserter Lebensdauer (Superkondensatoren)

Prof. Dr. Peter Kurzweil, Helmut Hartmann, Christian SchellTechnische Hochschule Amberg-Weiden (OTH), Fachbereich MBUT, Labor für Elektrochemie, D-92224 Amberg

Die Alterungmechanismen von Doppelschichtkondensatoren wurden auf Basis von Modellstudien an Nanomaterialien und Lebensdauertests unter thermischer und Spannungsüberlast aufgeklärt.

3. Post-Mortem-Analyse: thermische und elektrochemische AlterungGC-MS und TGA-IR-Studie von Zersetzungsreaktionen in Acetonitril-Elektrolyt

4. Ausfallkriterien im Realbetrieb Lebensdauerschätzung Voltammetrische Kapazität

Abnormale Strom-Spannungs-Kurve. Zerstörung der Kohle-Komposit-Elektroden unter thermischer Belastung.

( )∞λ− +−⋅= CBtACtC te)( 0

( )tARtR µ⋅= e')( 0

[1] P. Kurzweil, A. Hildebrand, M. Weiß, ChemElectroChem 2(1) (2015) 150–159. [2] P. Kurzweil, B. Frenzel, A. Hildebrand, ChemElectroChem, 2(1) (2015) 160-170.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121

2

3

4

5

6

7

8

9

10

(c)

F

τ = RC

/ (R

0C0)

t / a

1. Carbidbasierter Kohlenstoff (CCD): ein hoch-kapazitives Material ohne Korngrenzenwiderstand

2. Graphitoxid: Modellsubstanz für die negative Auswir-kung einer elektrolytischen Formierung von Kohlenstoff

Ti-CDCPartikelgröße (µm)

anodic (2 Ah, in KOH)

cathodic

Graphite oxide

Zykl

isch

e Al

teru

ng

Amide

Kohlenwasser-stoffe

Aromaten

N-HeterozyklenCarbonsäuren

t / min

Aktiv-kohleCDC

0,03 Hz

14 280315

6380 µm

Ther

mis

che

Alte

rung