First Graphene Limited:  Fortschritte bei neuartigen Superkondensator-Materialien

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Update/Studienergebnisse
First Graphene Limited: Fortschritte bei neuartigen
Superkondensator-Materialien

14.10.2020 / 12:27
Für den Inhalt der Mitteilung ist der Emittent / Herausgeber verantwortlich.

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First Graphene Ltd. ("ASX: FGR" oder "das Unternehmen") teilt mit, dass die
ersten Tests ihrer neuartigen Superkondensator-Materialien in Zusammenarbeit
mit der Warwick Manufacturing Group (WMG), einem weltweit führenden
Batterietestlabor, abgeschlossen wurden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die
Materialien in Superkondensatorzellen gut funktionieren. Weitere Arbeiten
zur Verbesserung der Zellleistung sind im Gange.


Die wichtigsten Punkte

- Tests bestätigen, dass mit Metalloxid beschichtete Graphene eine
signifikant höhere Kapazität pro Flächeneinheit aufweisen als
Aktivkohle-Materialien, die heute in der Industrie weit verbreitet sind.

- Testarbeiten mit WMG UK, einer weltweit führenden Batterietestanlage.

- Die Forschungs- und Scale-up-Testarbeiten mit oxidbeschichteten
Graphenmaterialien für Superkondensatoren werden fortgesetzt.

- First Graphene verfügt über eine weltweite exklusive Lizenz für die
Technologie, die mit PureGRAPH(R)-Materialien optimiert wird.

Hintergrund - Batterien und Superkondensatoren

Chemische Batterien, die auf der Li-Ionen-Technologie basieren, speichern
große Energiemengen, die über viele Stunden oder Meilen entladen werden
können. Die Energie wird durch eine chemische Reaktion freigesetzt, die
zwischen Anode und Kathode stattfindet. Nach vielen Zyklen muss die Chemie
wieder regeneriert und die Batterie ausgetauscht werden.

Superkondensatoren, die auf der elektrischen Doppelschichtkapazität (EDLC,
Electrical Double Layer Capacitance) basieren, bieten schnelles Laden und
Entladen und liefern eine hohe Leistungsdichte. Diese Superkondensatoren
verwenden normalerweise Aktivkohle als Ladungsspeichermedium mit großer
Oberfläche. Sie hängen nicht von einer chemischen Reaktion ab, da sie
aufgrund der Ladungstrennung innerhalb des Geräts arbeiten. Dies bedeutet,
dass EDLC-Superkondensatoren stabil sind und typischerweise vielen
Lade-/Entladezyklen standhalten können.

Für Elektrofahrzeuge (EVs) kombiniert ein idealer Energiespeicher eine
chemische Batterie (hohe Energiedichte und damit große Reichweite) mit einem
Superkondensator (schnelles Laden und Entladen), um Zeitabschnitte effektiv
zu bewältigen, in denen für relativ kurze Zeiten hohe Leistung benötigt
wird, wie z. B. beim Starten und Anhalten. Dies verlängert die
Batterielebensdauer und letztendlich die Reichweite des Fahrzeugs1.

Pseudokondensator-Energiespeichersysteme

Ein idealer Weg zu diesem kombinierten System ist die Verwendung der
Pseudokondensatortechnologie, bei der die Ladungsspeicherung durch den
elektrischen Doppelschichtkapazitätsmechanismus und sehr schnelle
Redoxreaktionen zwischen den Ionen im Elektrolyten und den aktiven
Materialien auf der Elektrodenoberfläche erfolgt. Pseudokapazität kann die
Leistung eines Superkondensators um eine Größenordnung erhöhen.

Forschung wird von First Graphen durchgeführt

An der Universität Manchester wurde ein neuer Weg zur Herstellung von
Materialien identifiziert, die für Pseudokondensatoren geeignet sind. Der
Herstellungsprozess wurde von First Graphene Ltd vorangetrieben, die das
Konzept in kürzester Zeit erfolgreich vom Labormaßstab in eine
Betriebsumgebung übertragen haben. Dies entspricht einer Skalierung vom
Technology Readiness Level 3 (TRL, Technologie-Reifegrad) (experimenteller
Konzeptnachweis) zu TRL6 (Technologie in relevanter Umgebung demonstriert).

Das ideale Pseudokondensatormaterial ist ein Hybrid, der aus einem
elektrochemisch aktiven Metalloxid wie Mangan(IV)-oxid besteht, das durch
ein poröses, elektrisch leitendes Gerüst wie Graphen gestützt wird. Dies
kombiniert die Vorteile der hohen theoretischen spezifischen Kapazität, des
breiten Potenzialbereichs und der hohen elektrochemischen Aktivität von
Mangan(IV)-oxid mit der guten elektrischen Leitfähigkeit und Vielseitigkeit
von Graphen2.

First Graphene Ltd hat erfolgreich gezeigt, dass dieses Material mittels
eines geschützten elektrochemischen Verfahrens großtechnisch hergestellt
werden kann. Abbildung 1 zeigt Manganoxid-Rosetten mit großer Oberfläche,
die auf der Oberfläche eines PureGRAPH(R)-Plättchens gewachsen sind. Das
Verfahren ist äußerst flexibel und kann zur Abscheidung einzelner oder
gemischter Übergangsmetalloxide verwendet werden. Dies eröffnet andere
Anwendungen, wie beispielsweise Elektrokatalysatoren für wasserspaltende
Zellen, die bei der Herstellung von Wasserstoffgas verwendet werden.

1Applications of Supercapacitors in Electric and Hybrid Vehicles - Research
Report UCD-ITS-RR-15-09.
2Wu D, Xie X, Zhang Y, Zhang D, Du W, Zhang X and Wang B (2020) MnO2/Carbon
Composites for Supercapacitor: Synthesis and Electrochemical Performance.
Front. Mater. 7:2. doi: 10.3389/fmats.2020.00002


Abb. 1 in der originalen englischen Pressemitteilung zeigt:
Mangan(IV)-Oxid-Nanostrukturen, die direkt auf einem Graphengerüst gewachsen
sind.


Im Gegensatz zu Konkurrenzmaterialien, bei denen es sich häufig um einfache
Gemische handelt, sind diese Materialien einzigartig. Sie besitzen ein
aktives Metalloxid im Nanomaßstab, das direkt und eng auf ein leitfähiges
Kohlenstoffgerüst aufgewachsen ist. Das Unternehmen erkennt, dass dieses
einzigartige Material ein neuartiges Zellendesign erfordert, um die Leistung
zu optimieren, und arbeitet jetzt weiterhin mit der Universität Manchester
an der Materialchemie und mit WMG an der Universität Warwick hinsichtlich
der Verarbeitung der Materialien zu Testzellen und zur Bewertung der
elektrochemischen Leistung zusammen.

In ersten Studien wurde eine Zellenarchitektur unter Verwendung des
neuartigen mit Metalloxid besetzten Graphens und Standardzusatzmaterialien -
Bindemittel, Separator und Elektrolyt - entwickelt. Es wurde gezeigt, dass
die Zellen eine gute Leistung als Superkondensatoren erbringen, die leicht
mit der Leistung branchenführender Aktivkohlen übereinstimmen. Besonders
hervorzuheben ist die Kapazität pro Flächeneinheit des mit Metalloxid
besetzten Graphens, die mit 1,0 Farad/m2 signifikant höher ist als
Aktivkohle mit 0,02 Farad/m2. Dies zeigt an, dass die Mangandioxidprobe ein
pseudokapazitives Verhalten zeigt und nicht nur von der
Doppelschichtkapazität abhängt.

In enger Zusammenarbeit mit der WMG und der Universität Manchester hat das
Unternehmen weitere Verbesserungen ermittelt, die bei der Montage von
Superkondensatorzellen für diese neuartigen Materialien erforderlich sein
werden. Die nächste Entwicklungsphase wird sich auf die Optimierung der
Elektrolyt- und Zellenlebensdauer konzentrieren.

Craig McGuckin, Managing Director von First Graphene Ltd., sagt: "Wir haben
gute Fortschritte bei der Entwicklung dieser einzigartigen Materialien
erzielt, indem wir die Herstellung skaliert und eine hohe
Oberflächenkapazität demonstriert haben. Weitere Arbeiten sind erforderlich.
Wir freuen uns darauf, mit unseren Forschungspartnern eine optimierte Zelle
zu entwickeln. "


Mark Copley, Associate Professor von WMG, sagt: "Das mit Metalloxid
beschichtete Graphen ist eine aufregende Klasse von Materialien für die
Verwendung in Superkondensatoren. Ich freue mich auf die weitere
Zusammenarbeit mit First Graphene, um ihnen dabei zu helfen, ihre
Zielsetzungen für Energiespeicheranwendungen zu verwirklichen."

Über First Graphene Ltd. (ASX: FGR)

First Graphene Ltd. ist ein führender Anbieter von
Hochleistungs-Graphenprodukten. Das Unternehmen besitzt eine robuste
Produktionsplattform, die auf der unternehmenseigenen Belieferung mit sehr
reinen Rohmaterialien und einer etablierten Produktionskapazität von 100
Tonnen Graphen pro Jahr basiert. Kommerzielle Anwendungen werden jetzt in
Verbundwerkstoffen, Elastomere, im Brandschutz, im Baugewerbe und in der
Energiespeicherung avanciert.

First Graphene Ltd. ist in Australien börsennotiert (ASX: FGR) und ihr
primärer Produktionsstandort befindet sich in Henderson in der Nähe von
Perth, Western Australia. Das Unternehmen ist im Vereinigten Königreich als
First Graphene (UK) Ltd. in das Handelsregister eingetragen und ein
Tier-1-Partner im Graphene Engineering Innovation Centre (GEIC) in
Manchester, Vereinigtes Königreich.


PureGRAPH(R)-Produktpalette

PureGRAPH(R)- Graphenpulver sind in großen Mengen in lateralen
Plättchengrößen von 20 µm, 10 µm und 5 µm erhältlich. Die
Produkte sind
leistungsstarke Additive, die sich durch hohe Qualität und einfache
Handhabung auszeichnen.

Mit Genehmigung des Boards wurde diese Pressemitteilung von Peter R. Youd,
Director, Chief Financial Officer und Company Secretary, zur
Veröffentlichung freigegeben.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:


Investoren

Craig McGuckin
Managing Director
First Graphene Limited
craig.mcguckin@firstgraphene.net
Tel. +61 1300 660 448

Medien

Luke Derbyshire
Managing Director
Spoke Corporate
luke@spokecorporate.com
Tel. +61 488 66 42 46

Im deutschsprachigen Raum

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73728 Esslingen am Neckar
Tel. +49-711-82 09 72 11
Fax +49-711-82 09 72 15
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www.axino.de

Dies ist eine Übersetzung der ursprünglichen englischen Pressemitteilung.
Nur die ursprüngliche englische Pressemitteilung ist verbindlich. Eine
Haftung für die Richtigkeit der Übersetzung wird ausgeschlossen.


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