Textile Superkondensatoren

Der Bereich der Smart Textiles, Wearables gilt als Wachstumsmarkt. Textile und Mode gehen davon aus, dass bis 2021 bereits 238 Millionen smarte Kleidungsstücke produziert werden. Diese Kleidungsstücke sind immer von einer geeigneten Energieversorgung abhängig, die heute in der Regel durch konventionelle Batterien/Akkumulatoren sichergestellt wird. Sehr interessante und langlebige Energiespeicher sind Superkondensatoren. Diese werden u.a. dort eingesetzt wo Energie sehr schnell gespeichert oder freigesetzt werden muss. Sie sind z.B. wichtige Bestandteile von intelligenten Stromnetzen (Smart-Grids). Grundsätzlich ist es möglich textil-basierte Superkondensatoren zu konzipieren, die auf Carbon-Nanofaservliesen als Elektroden, Separatormembranen und geeigneten Elektrolyten basieren. Für Wearables, sind textil-basierte Energiespeicher ein wichtiger Schritt zu einem höheren Integrationsgrad von Elektronik in ein Textil. Möglichkeiten, die sich aus einem textilen Superkondensator ergeben sind viel weitreichender.

Automobile werden zunehmend elektrifiziert und fahren zukünftig autonom. Für Automobilhersteller ist das geeignete Speichern/Bereitstellen von Strom eine der großen Herausforderungen. Die Hersteller von Interieur-Textilien sehen neue Anforderung aber auch Möglichkeiten, da sich die Nutzungsszenarien des Interieurs grundsätzlich ändern. In einem Automobil gibt es große textile Flächen (z.B. Dachhimmel, Hutablage, Verkleidungen). Eine zusätzliche Nutzung dieser Flächen als textil-basierte Energiespeicher würde einen interessanten Mehrwert bedeuten.

Abbildung 1. v.l.n.r. Flexibles Carbonnanofaser Vlies, REM Aufnahme des Carbonnanofaser-Vlieses, Rasterkraftmikroskopische Leitfähigkeitsmessung des Nanofaservlieses.

Innerhalb des Projektes sollen auf Basis der etablierten C-Faserherstellung aus Polyacrylnitril entsprechende Fasern über das Elektrospinnen hergestellt und für die Anwendung als Superkondensatoren optimiert werden. Dies beinhaltet den Aufbau unterschiedlicher Elektroden sowie das Testen unterschiedlicher Separatorenmembranen und Elektrolyte. Die Superkondensatoren werden vor dem Hintergrund unterschiedlicher Anwendungen sowohl für Smart-Textiles als auch für den Automotive-Bereich erprobt. Für Deutschland als Weltmarktführer im Bereich „Technische Textilien“ sind neue Entwicklungen für Anwendungen im Bereich Smart-Textiles, Automotive aber auch für Smart-Grids wichtige Schlüsseltechnologien. Daher ist die Entwicklung textiler Superkondensatoren für viele deutsche KMU aus dem Bereich Textil ein wichtiges Element, um die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu behaupten und einen bestehenden Wissensvorsprung weiter auszubauen. Durch den textilen Aufbau eines Superkondensators erhält man flexible Energiespeicher, die sich individuell für unterschiedliche Anwendungen designen lassen.

Angaben zum Forschungsvorhaben:

Forschungsthema:

Textile Superkondensatoren auf Basis von Kohlenstoffnano-faservliesen als flexible, leichte und robuste Energiespeicher

IGF-Projekt-Nr.

21731 N

Laufzeit:

01.03.2021 bis 28.02.2023



Durchführende Forschungsstellen:

Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West gGmbH
Dr. Thomas Mayer-Gall
Adlerstr. 1, 47798 Krefeld Tel.: +49 2151 843-2015; Fax: +49 2151 843-2096
E-Mail: mayer-gall@dtnw.de

Hochschule Reutlingen
Lehr- und Forschungszentrums für Interaktive Materialien (IMAT)
Prof. Dr. Torsten Textor
Alteburgstraße 150, 72762 Reutlingen, Tel.: 49 07121 271 8067, E-Mail: Torsten.Textor@Reutlingen-University.DE