Amerikanische Wissenschaftler haben eine neue Mikrobatterie entwickelt. Damit sollen Elektronikgeräte wie Handys zukünftig im Nu aufgeladen sein.

Moderne Handys und Smartphones sind fortschrittlicher denn je, nur die Batterien bleiben bis heute hinter dem technischen Fortschritt zurück. Wissenschaftler der Universität Illinois hoffen, dass sie das nun mit ihrer Entwicklung der bisher stärksten Mikrobatterie verändern können. Sie soll bis zu tausendmal stärker sein als gegenwärtige Lithium-Akkus und den Weg öffnen für eine Technikwelt, in der Handys innerhalb einer Sekunde aufgeladen sind.

Neue Perspektive für Akkus

»Das bietet eine ganz neue Sicht auf Batterien. Sie können viel mehr Kraft haben als jemals vermutet. Im vergangenen Jahrzehnt wurden sehr viele Elektronikgeräte immer kleiner. Computerchips wurden immer kleiner. Aber die Akkus hinkten immer weit hinterher. Die neue Mikrotechnologie kann das jetzt verändern. Nun ist die Energiequelle genauso Hightech wie der Rest«, sagt Forschungsleiter William King.

Vermögen versus Energie

Mit den heutigen Batterien müssen Nutzer immer wählen zwischen Kraft und Energie. Für Anwendungen, die viel Kraft benötigen wie das Aussenden von Radiosignalen über große Entfernungen, können Kondensatoren sehr schnell Energie freisetzen, aber nur einen kleinen Teil speichern. Für Anwendungen, die sehr viel Energie benötigen wie den ganzen Tag Radio hören, können Brennstoffzellen und Batterien viel Energie speichern, aber nur langsam freisetzen und aufladen. Doch für moderne und interessante Anwendungen und Einsatzgebiete braucht man auf jeden Fall beides.

Dreidimensionale Mikrostruktur

Die hohen Leistungen verdanken die neuen Akkus einer internen dreidimensionalen Mikrostruktur. Genau wie alle anderen Batterien enthalten auch die neuen Batterien zwei Basiskomponenten: eine Anode (Minus-Pol) und eine Kathode (Plus-Pol). Weiter wurde auf einen schnell aufladbaren Kathoden-Entwurf von Professor Paul Braun gebaut und so konnten die Wissenschaftler eine übereinstimmende Anode bauen. Die Mikrobatterien sollen bis zu tausendmal schneller laden können als die heutige Technologie. Geräte könnten 30-mal dünner sein und in der Theorie könnte ein hauchdünnes Telefon dann in weniger als einer Sekunde aufgeladen sein.

Einfluss auf verschiedene Technologien

Natürlich wird eine solche Erfindung nicht nur Folgen haben für die mobile Telefonie. Auch medizinische Geräte wie Implantate, Laser, Sensoren und eine Vielzahl anderer Anwendungen können große Fortschritte erzielen mit einer derartigen Energiequelle. »Jedes elektronische Gerät ist beschränkt durch die Größe seiner Batterie – aber nur bis heute«, finden die Wissenschaftler.

Quelle: James H. Pikul, Hui Gang Zhang, Jiung Cho, Paul V. Braun & William P. King: High-power lithium ion microbatteries from interdigitated three-dimensional bicontinuous nanoporous electrodes, Nature Communications 4, Article number: 1732, April 2013, doi:10.1038/ncomms2747