Neue Super-Batterien

Bild: http://news.illinois.edu/news/13/0416microbatteries_WilliamKing.html
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Es gibt wohl nur wenige Leute, die sich nicht schon mal darüber geärgert haben, dass der Smartphone-Akku nicht länger hält oder die Batterien der Digitalkamera schon wieder leer sind. Ein Forscherteam aus Illinois will uns jetzt all dieser Sorgen entledigen.

Im Allgemeinen sind Energiequellen ja immer eine halbe Sache. Entweder man will Leistung (Watt) oder Ausdauer (Watt-Stunden). Die Extrembeispiele dafür: Superkondensatoren liefern zwar eine riesige Menge an Leistung - aber halt nur für ein paar Sekunden. Brennstoffzellen im Gegensatz speichern eine große Menge an Energie - liefern aber nur relativ wenig Leistung. Der Mittelweg, der aktuell am weitesten verbreitet ist, sind Lithium-Ionen Akkus. Aber selbst diese stoßen bei energiehungrigen Geräten wie modernen Smartphones irgendwann an ihre Grenzen. Ein Forscherteam der Universität von Illinois in Urbana-Champaign wollen das jetzt alles verbessern. Die Stromspeicher werden 30-mal kleiner, lassen sich tausendmal schneller laden (also praktisch in Sekundenschnelle) und fassen dabei die zweitausendfache Strommenge auf demselben Platz von bisherigen Akkumulatoren.

Einfach eine zusätzliche Dimension

Der Trick bei der ganzen Sache ist einfach die dritte Dimension. Bisherige Lithium-Ionen-Batterien bestehen aus einer zweidimensionalen Anode aus Graphit und einer Kathode aus Lithiumsalz. Beim neuen System werden Anode und Kathode dreidimensional. Dadurch - und vor allem durch die Verwendung eines porösen Polystrens - ergibts ich eine deutlich größere Oberfläche bei Anode und Kathode, was wiederum mehr chemische Reaktionen ermöglicht. Ein mehr an chemischen Reaktionen in weiterer Folge bedeutet eine schnellere Aufladung. Im Idealfall ist der Akku also schon nach wenigen Sekunden geladen.

Grafik aus dem offiziellen Paper des Forscherteams

Noch viel Weg zu gehen

Bisher ist dieses System schon auf Batterien in Knopfzellengröße sehr erfolgreich getestet worden. Der nächste Schritt wird hier jetzt sein, auch größere Formate zu realisieren, um sie beispielsweise für Laser oder die Automobilindustrie nutzbar zu machen. Aber auch eine deutliche Verkleinerung bei höherer Energieausbeute ist möglich. Der Akku für das Smartphone wäre dann nur noch so groß und dick wie eine Kreditkarte, würde aber trotzdem länger halten. Auch in der Medizin (zB für Herzschrittmacher) wäre die Anwendung denkbar. Spannend wird aber vor allem sein, wie wir das mit der ultraschnellen Aufladung der Akkus machen, ohne dass die 16-Ampere-Sicherung der Wohnzimmersteckdose pulverisiert wird ...