Development of high performance EDLC based on carbon aerogel

Elektrische Doppelschichtkondensatoren (EDLCs), die viel mehr Energie speichern können als herkömmliche Kondensatoren und viel höhere Leistungsdichten als Batterien ermöglichen, haben viele Anwendungsmöglichkeiten: Notstrom-Speicher, Lastausgleichs-Speicher, Spitzenleistungsabdeckung bei Elektrofahrzeugen (Start- und Beschleunigungsphasen), Speicherung von Solar- bzw. Windstrom. Kohlenstoff- Aerogele sind vielversprechende und innovative Materialien für EDLC-Anwendungen als Folge ihrer attraktiven Eigenschaften wie hoher elektrischer Leitfähigkeit, kontrollierbarer Porenstruktur und hoher nutzbarer Oberfläche bei niedrigem Gewicht. Die konventionelle Methode zur Kohlenstoff-Aerogel-Synthese enthält jedoch einen überkritischen Trocknungsschritt[1], der sehr zeitaufwändig und teuer ist. Zusätzlich enthalten konventionell hergestellte Kohlenstoff-Aerogele vorwiegend Mesoporen und manche dieser Poren sind größer als notwendig. Es soll eine modifizierte Synthesemethode verwendet werden [2], die es erlaubt, Aerogele herzustellen, die geringfügig größere Poren besitzen und die unter Umgebungsbedingungen getrocknet warden können. Zur Aktivierung von Kohlenstoff-Aerogelen und zur Herstellung einer bimodalen Porenstruktur soll eine Methode verwendet warden, die von Y. Hanzawa[3]. erstmals beschrieben wurde. Das aktivierte Kohlenstoff-Aerogel soll durch ein Netzmittel modifiziert werden [4] um die Benetzbarkeit der Elektrode mit Elektrolyt zu verbessern, dadurch den Innenwiderstand herabzusetzen, die Kapazität auch bei hohen Frequenzen zu erhalten und generell Kohlenstoff-Aerogele für EDLC-Anwendungen besser geeignet zu machen. In dem vorliegenden Projekt sollen Kohlenstoff-Aerogele durch BET-Messungen charakterisiert warden. EDLCs (Prototypen) sollen durch elektrochemische Impedanzmessungen (Impedanz Spektroskopie), Voltammetrie und Lade-Entlade-Techniken untersucht warden. [1] R.W. Pekala, Journal of Materials Science, 24(1989)3221 [2] R. Saliger et al, Journal of Non-Crystalline Solids, 221(1997)144. [3] Y. Hanzawa et al, Langmuir, 12(1996)6167 [4] B. Fang et al, "Surface modification of carbonaceous materials for EDLC applications ", (Submitted to Electrochimia Acta)