Kohlenstoffmaterialien mit hierarchischer Porenstruktur für elektrochemische Energiespeicher

Die effiziente Speicherung und Abgabe von Energie in elektrochemischen Speichermedien (z. B. Batterien oder elektrische Doppelschichtkondensatoren) ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg von einer Energieversorgung mit fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Quellen wie Wind-, Wasser- oder Solarenergie. Kohlenstoffmaterialien mit hoher innerer Oberfläche spielen in den Elektroden solcher Geräte eine wichtige Rolle, da sie eine hohe Zahl an elektrochemisch aktiven Zentren und hohe elektrische Leitfähigkeit mit elektrochemischer Stabilität kombinieren. Wir setzen Kohlenstoffmaterialien mit definierter hierarchischer Porenstruktur (d.h. Porenstruktureinheiten, die selbst eine innere Porenstrukturierung aufweisen) in elektrischen Doppelschichtkondensatoren oder Lithiumbatterien ein. Jedes der Porensysteme trägt mit seinen individuellen Vorteilen zum effizienten Betrieb bei. Sehr kleine Poren von nur wenigen Nanometern Durchmesser erhöhen die elektrochemische Aktivität. Größere Poren sind Transportwege für die Elektrolyte und sorgen für schnellen Zugang zu den kleineren Poren. Dies erhöht die Schnelligkeit der Energiespeicherung und Energieabgabe. Ziel der Forschung ist es, die Energie- und Leistungsdichten solcher Apparate zu erhöhen und ein besseres Verständnis für die grundlegenden elektrochemischen Prozesse zu entwickeln.