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Neue Materialien für Superkondensatoren: Der neue Milliarden-Dollar-Markt, so IDTechEx Research

Superkondensatoren werden sich zu einem riesigen Markt entwickeln. Dies wird von großem Interesse für Lieferanten zahlreicher Spezialchemikalien und Mehrwert-Rohmaterialien sein. Der neue Bericht von IDTechEx Research Supercapacitor Materials and Technology Roadmap 2019-2039 (nur auf Englisch verfügbar, dt. Superkondensatoren, Materialien und Technologie, Roadmap 2019 bis 2039) bietet eine einzigartige Bewertung und identifiziert Lücken im Markt für Gerätevarianten und neue Materialkapazitäten. Wir bewegen uns schnell über die vertrauten Kohlenstoffelektroden und zwei bevorzugte Elektrolyten hinaus hin zu einer Vielzahl von organischen und anorganischen Chemikalien sowie zu neuen Morphologien. Viele Übergangsmetalloxide und andere Verbindungen von Flüssigkeiten bis hin zu Keramik stehen mittlerweile im Fokus. Dazu gehören unter anderem die neueren Kohlenstoffallotrope, metallorganische Gerüstverbindungen (MOF), MXene, organische Stoffe und 2D-Verbindungen. Im Bericht wird hervorgehoben, dass Lithium-Ionen-Kondensatoren zunächst eine Handwerksindustrie waren, doch als sich ein großer Markt dafür entwickelte, profitierten Mehrwert-Materialien-Unternehmen davon, indem sie die wichtigsten Materialien herstellten, wozu die Gerätehersteller nicht in der Lage waren. Das wird auch mit den Superkondensatoren geschehen.     

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Das Wachstum des Superkondensatoren-Geschäfts wird durch neue Prioritäten beschleunigt werden. Denken wir nur einmal an strukturelle Superkondensatoren, solche zur Maximierung der Pseudokapazität für Akkumulator-ähnliche Funktionen, und solche, die Mehrzweck-Elektrolyt-Kondensatoren ersetzen.

Durchbrüche wurden erzielt bei Belastbarkeit, Smart Skin, Stoff- und Papierversionen, die mit Akkumulatoren oder Kondensatoren gegenwärtig nicht machbar sind. Die Leistungsfähigkeit wird priorisiert, noch vor der Beurteilung der besten Kombination neuer Materialien und Morphologien für Aktivelektroden mit weiterentwickelten Elektrolyten. Wir brauchen eine Reduzierung der Kosten, eine Erhöhung der Energiedichte, Belastbarkeit, formbare strukturelle Superkondensatoren, ‘masselose Energie’ im festen Zustand, Reduzierung der Selbstentladung, längere Lebenszeit, nicht-entzündliche Materialien usw. Lernlücken auf dem Markt 

Die Supercapacitor Materials and Technology Roadmap 2019-2039 ist ein tiefergehender Bericht auf der Grundlage des IDTechEx Research-Berichts Supercapacitor Technologies and Markets 2018-2028. Er ist Teil der gefeierten IDTechEx-Serie zur Energiespeicherung und zur Eliminierung von Akkumulatoren.  

Dieser Bericht beschäftigt sich mit der gesamten Wertschöpfungskette, von den Anbietern von Materialien, Komponenten und Systemen, über die Hersteller von Geräten und Schaltungen, bis hin zu den Produkt-Integratoren und Facility Managern. Von besonderem Interesse wird der Bericht für jene sein, die die Pros und Kontras bestimmter Materialien und Gerätetechnologien sowie deren zukünftige Entwicklung nachvollziehen möchten. Diese Arbeit basiert auf neuesten Interviews und Präsentationen, sowie auf den Analysen promovierter IDTechEx-Experten, die intensiv reisen, um Fortschritte zu erzielen und um sich entwickelnde Ansichten zu beurteilen.  

In der Vergangenheit haben Superkondensatoren die Kosten und einige Parameter um den Faktor 10 oder mehr verbessert, und das wird wieder der Fall sein, was zur Erschließung vieler neuer Anwendungen führen wird. Sie kommen zum Beispiel bereits erfolgreich in Stopp-Start-Mikrohybrid-Fahrzeugen zum Einsatz, und IDTechEx argumentiert, dass man vernünftigerweise erwarten kann, dass bei Ersatz der Akkumulatoren im Nachfolger der 48V Mild Hybrid ein Geschäftsvolumen bei Superkondensator-Materialien von mehreren Milliarden Dollar jährlich, allein dafür, generieren wird.  

Die neue Virtuosität ist erstaunlich. Einige experimentelle Superkondensatoren funktionieren bei Betriebstemperaturen von minus 110 °C bis plus 300 °C. Es werden Stromversorgungsversionen bei 120 Hz vorgeführt. Andererseits erreicht man mit belastbaren Superkondensatoren mitunter geringere Gewichte als mit den unintelligenten Strukturen, die sie ersetzen. Akkumulatoren machen die Dinge schwerer, doch Superkondensatoren machen sie leichter − Energiespeicher mit ‘negativer Masse’? Superkondensator-Materialien werden zunehmend spannend.

Bei der Superkondensator Materials and Technology Roadmap 2019-2039 sind mehr als 60 Organisationen entlang der Wertschöpfungskette beteiligt. Die Roadmap umfasst eine ausführliche Kurzfassung und Schlussfolgerungen für jene mit begrenzter Zeit.

In der Einführung werden das Phänomen, die unterschiedlichen Strukturen von Superkondensatoren sowie ihre Varianten erläutert. Sie erfahren, warum Pseudokapazität immer besser verstanden wird und als Tool bei der Geräteentwicklung zum Einsatz kommt. Sowohl hierarchische traditionelle Elektroden-Morphologien sowie die neueren exohedralen Optionen werden bei den unterschiedlichen Elektroden für die unterschiedlichen Varianten benötigt.  Die Abstimmung von Elektrode und Elektrolyt ist in der Tat von entscheidender Bedeutung, wobei wässrige und ionische Elektrolyte im Fokus stehen und solche im festen Zustand in Erwägung gezogen werden. Schauen Sie sich die detaillierten Schaubilder und Tabellen an, in denen die erzielten Parameter miteinander verglichen werden.

Kapitel 3 beschäftigt sich mit Elektrolyten und in Kapitel 4 geht es um die sich wandelnden Prioritäten bei Übergangsmetalloxiden und bei metallorganischen Gerüstverbindungen (MOF). In Kapitel 5 wird der neue Ansatz bei 2D-Materialien besprochen, wobei Graphen sehr wichtig, aber nur ein Teil der Story ist, die jetzt MXene und viel mehr umfasst.

In Kapitel 6 geht es speziell um Graphen, Kohlenstoffnanoröhren (CNT) und Kohlenstoff-Aerogele (CRF), wobei die Aerogele sogar Komponenten mit beeindruckender Belastbarkeit ermöglichen. Kapitel 7 widmet sich der wichtigen Arbeit zu strukturellen Superkondensatoren − belastbare Formen, Smart Skin, textile und sogar Papierstrukturen. Erfahren Sie mehr über dehnbare und flexible Formen und mehr. Der Bericht schließt mit Überlegungen, wie die Giftstoffe ersetzt werden können.

Weitere Informationen finden Sie hier http://www.IDTechEx.com/scmats.

Ansprechpartnerin für die Medien:
Charlotte Martin
Marketing and Research Co-ordinator
c.martin@IDTechEx.com
+44(0)1223-812300

BOSTON, July 4, 2018 /PRNewswire/ —