Hintergrund
Elektrochemische Doppelschichtkondensatoren (EDLCs) erfahren aufgrund ihrer hohen Energiespeicherdichte eine immer breitere Anwendung als elektrische Speichereinheiten. Es wird erwartet, dass ihr Einsatz die derzeitige Batterietechnik vor Allem im Bereich der elektrischen Mobilität noch weiter voranbringt. Neben ihrer Stabilität und Leitfähigkeit müssen verwendete Elektroden insbesondere eine große Oberfläche für ihre Masse bieten. Derzeitig verwendete Materialien, wie aktivierter Kohlenstoff, erreichen Werte von 500 bis maximal 1500 m²/g und Beschränken so die weitere Entwicklung.
Technische Beschreibung
Die hier präsentierte Erfindung nutzt Metall-organische Gerüst-strukturen (MOFs) bestehend aus Phosphonsäure und arsenischer Säure-Metall Bindungs-einheiten. Solche MOFs ermöglichen konstruierbare Ober-flächen mit höheren Anpassungsgraden verglichen mit konventionellen Elektrodenmaterialien. Phosphonat-MOFs sind bekannt für ihre unvergleichlichen thermischen und chemischen Stabilitäten, während sie außergewöhnlich reiche Strukturvariabilität zur Oberflächen-opimisierung bieten. Neueste Experimente bewiesen die Halbleiternatur von Phosphonat und Arsenat-MOFs mit Bandlücken zwischen 1,4 und 2,7 eV und einer Leitfähigkeit von über 200 S/m. In Verbindung mit typisch verwendeten metallischen Zentren, bestehend aus Übergangsmetallen, ist die Konstruktion von zukunftsweisenden Superkondensatoren mit einer Vielzahl von Anpassungsmöglichkeiten für spezifische Anforderungen möglich.
Anwendungsmöglichkeiten
Elektromobilität, Stromspeichersysteme, kleine und große elektrische Geräte, Backup Speichergeräte, Batterietechnologie
Vereinfachte Kristallstruktur und Porenstandorte von TUB75 (TUB = Technische Universität Berlin).
