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Kondensator mit sehr hoher Energiedichte: Ausgabe 19/2020, 19.11.2020

Das Beste aus beiden Welten gefunden

Durch die Einführung von Defekten in ein gewöhnliches Material entwickeln Forscher vom Berkeley Lab einen hocheffizienten Kondensator mit erheblich erhöhter Energiedichte.

Autor: Henning Wriedt, USA-Korrespondent

Kondensatoren, die elektrische Energie schnell speichern und wieder abgeben, sind Schlüsselkomponenten in modernen Elektronik- und Energiesystemen. Die am häufigsten verwendeten Kondensatoren haben jedoch im Vergleich zu anderen Speichersystemen wie Batterien oder Brennstoffzellen eine geringe Energiedichte, die sich nicht schnell entladen und wieder aufladen lässt, ohne Schaden zu nehmen.
Nun haben Forscher, wie in der Zeitschrift «Science» berichtet, das Beste aus beiden Welten gefunden. Durch das Einbringen isolierter Defekte in eine kommerziell erhältliche Dünnschicht in einem einfachen Nachbearbeitungsschritt hat ein Team unter der Leitung von Experten des Berkeley Lab gezeigt, dass selbst ein gewöhnliches Material zu einem Energiespeichermaterial mit Spitzenleistung verarbeitet werden kann.

«Materials Project» hilft
Dieses Forschungsprojekt wird durch das «Materials Project» unterstützt – eine frei zugängliche Online-Datenbank, die Wissenschaftlern auf der ganzen Welt praktisch die grösste Sammlung von Materialeigenschaften zur Verfügung stellt. Heute kombiniert das «Materials Project» sowohl rechnerische als auch experimentelle Anstrengungen, um unter anderem den Entwurf neuer funktioneller Materialien zu beschleunigen. Dazu gehört auch das Verständnis über Möglichkeiten, bekannte Materialien so zu manipulieren, dass ihre Leistung verbessert wird.

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Um das neue Material herzustellen, wird die dünne Schicht zunächst in dieser Kammer mit einem Pulsed-Laser-Depositionsprozess abgeschieden. Die sichtbare helle «Wolke» wird durch einen Laserstrahl verursacht, der auf das Ziel trifft und damit das Material abscheidet.