Pseudokapazitoren

Pseudokapazitoren sind elektrochemische Energiespeicher, die Ladung sowohl durch eine elektrochemische Doppelschicht als auch durch schnelle, reversible faradaische Prozesse speichern. Diese Pseudokapazität entsteht durch Redoxreaktionen oder Interkalationen nahe der Oberflächender Elektroden. Damit erreichen sie oft höhere Kapazitäten und Energiedichten als rein elektrochemische Doppelschichtkondensatoren, bei gleicher Leistungsfähigkeit. Sie gehören zur Familie der Superkondensatoren und eignen sich für Anwendungen, die rasche Energieabgabe mit erhöhter Speicherkapazität erfordern.

Die Haupteffekte stammen aus schnellen Redoxreaktionen an der Elektrode sowie Interkalationen im Material. Gebräuchliche Materialien sind MnO2, RuO2, leitfähige Polymere (z. B. Polyanilin, Polypyrrol), MXenes sowie Mischungen mit Graphen. RuO2 liefert sehr hohe Kapazitäten, ist aber kostenintensiv; MnO2 ist kostengünstig, hat aber oft eingeschränkte Leitfähigkeit. Polymere und MXenes bieten oft gute Balance von Kapazität, Leitfähigkeit und Zyklenstabilität.

Die Kennzahlen variieren stark, typischerweise liegen spezifische Kapazitäten im Bereich von einigen Dutzend bis zu mehreren Hundert F/g, Energiedichten oft im oberen Bereich der Superkondensatoren. Anwendungen finden sich in Hybridantrieben, regenerativen Systemen und tragbarer Elektronik. Herausforderungen sind begrenzte Zyklenstabilität, Materialkosten und Langzeitstabilität von Elektrolyten; Forschung konzentriert sich auf neue Materialien, Strukturen und hybride Designs, um Energie- und Leistungsdichte weiter zu optimieren.