DISSERTATION_BURZLER_RAPHAELA.pdf - OPUS - Universität ...

5. Experimentelle Ergebnisse und Diskussion
Spezifische Elektrodenenergie [Wh/kg]
100
10
360 s
1
100 1000 10000
Spezifische Elektrodenleistung
[W/kg]
36 s
3.6 s
Referenz
C:KOH = 1:1
C:KOH = 1:2
C:KOH = 1:3
C:KOH = 1:4
C:KOH = 1:5
alle 3 V
Abbildung 5.22: Abhängigkeit der spezifischen Elektrodenenergie von der spezifischen
Elektrodenleistung aus dem galvanostatischen Zyklisieren bei einer Spannung von 3.0 V in
1M TEABF 4 /AN für die nachträglich in unterschiedlichen Massenverhältnissen mit Kaliumhydroxid
aktivierten Kohlenstoffe im Vergleich zum Referenzmaterial aus der Braunalge
Lessonia nigrescens
Eine weitere Darstellungsform im Zusammenhang mit dem Ragone-Diagramm ist die
Abhängigkeit der spezifischen Elektrodenkapazität von der Strombelastung. Dabei ist eine
höhere Strombelastung mit einer immer schneller werdenden Lade- und Entladezeit
gleichzusetzen (vgl. Kapitel 4.5.5). Diese Auftragung ist in Abbildung 5.23 für die nachträglich
aktivierten Kohlenstoffe aus der Braunalge zu sehen. Die höchsten Kapazitätswerte bei
steigender Strombelastung können die hoch aktivierten Materialien im Gewichtsverhältnis
C : KOH = 1 : 4 und C : KOH = 1 : 5 hervorbringen. Bei einer Zunahme des Stroms von
anfänglichen 400 mA/g bis letztendlich 6000 mA/g sank der spezifische Kapazitätswert des am
höchsten aktivierten Kohlenstoffs von 160 F/g auf 120 F/g ab. Im Vergleich dazu fällt das
Referenzmaterial von beginnenden 120 F/g auf unter 80 F/g bereits bei einer Belastung von
4250 mA/g, ab. Zu erklären sind diese Reduzierungen in der Speicherkapazität über die zur
Verfügung stehende Zeit für das Betriebssystem eines elektrochemischen Doppelschichtkondensators.
Bei hohen Strombelastungen haben die Elektrolytionen nicht genug Zeit, um bis
in die verwinkelten Porengänge der Elektrode zu diffundieren und dort zu adsorbieren. Dies
bedeutet, dass sich keine maximale Anzahl an Ionen an der aktiven Oberfläche anlagern kann,
bevor eine Umladung des gesamten Systems erfolgt. Folglich verringern sich die detektierten
Kapazitätswerte mit immer kürzerer Zeitspanne, was gleichbedeutend ist mit immer höheren
Strombelastungen. Interessant ist dabei auch die Tatsache, dass sich im Bereich der geringen
Strombelastungen kein Sättigungsplateau der spezifischen Kapazität ausbildet. Dies lässt
vermuten, dass bereits der kleinste Strom von 400 mA/g zu hoch war, um die maximale
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