Smartphones, Tablets und andere elektronische Geräte werden mit wiederaufladbaren Batterien betrieben, aber nach Tausenden von Nutzungszyklen verlieren die Batterien allmählich ihre Fähigkeit, eine Ladung zu halten. Die meisten modernen Batterien sind Lithium, aber mit der Zeit korrodiert das Lithium in der Batterie.
Anstelle von Lithium verwendeten Forscher der University of California, Irvine, Goldnanodrähte, um elektrische Ladung zu speichern, und das von ihnen entwickelte System erwies sich als überlegen gegenüber herkömmlichen Lithiumbatterien. Es hielt 200.000 Wiederaufladezyklen stand, ohne dass sich die Eigenschaften und Anzeichen von Korrosion wesentlich verschlechterten.
Sie verstehen jedoch immer noch nicht vollständig, warum dies geschieht. Die ursprüngliche Idee des Experiments bestand darin, eine Festelektrolytbatterie herzustellen, bei der anstelle eines flüssigen Elektrolyten eine Elektrolytpaste verwendet wird. Flüssige Batterien wie Lithium sind leicht entflammbar und temperaturempfindlich. Die Forscher experimentierten mit dicken, leitfähigen Pasten.
"Wir haben einen Zyklus zum Aufladen des Geräts begonnen und dann festgestellt, dass es nicht" sterben "würde", sagte Studienleiter Reginald Penner. "Aber bisher verstehen wir den Mechanismus nicht."
Gemäß der neuen Technologie wird zur Herstellung von Batterien ein Goldnanodraht verwendet, dessen Größe nicht dicker als ein Bakterium ist, das mit Manganoxid bedeckt und durch eine Schicht Elektrolytpaste geschützt ist. Die Paste interagiert mit der Oxidbeschichtung, um Korrosion zu verhindern. Je länger der Nanodraht ist, desto größer ist die Oberfläche und desto mehr Ladung kann er aufnehmen. Andere Forscher haben lange Zeit mit Nanodrähten experimentiert, aber im Gegensatz zu ihnen schlugen Wissenschaftler der Universität Irvine als erste die Verwendung einer Schutzpaste vor.
„Die Paste kann viel mehr als nur die Drähte zusammenhalten. Es scheint das Metalloxid weicher und rissbeständiger zu machen “, sagte Penner.
Diese Technologie verspricht eine 400-fache Verlängerung der Batterielebensdauer in der Unterhaltungselektronik. Bisher ist die Testplattform jedoch keine echte Batterie. Batterien haben eine Anode, durch die elektrischer Strom in das System eintritt, und eine Kathode, durch die es austritt. Stattdessen banden die Wissenschaftler zwei Kathoden zusammen, die sich beim Laden gegenseitig ersetzen. Der kontinuierliche Zyklus des Kathodenwechsels macht es zu einem idealen System zum Testen mehrerer Wiederaufladungen.
Penner sagt, es sei wie ein kontinuierlicher Prozess, Wasser von einer Tasse zur nächsten und wieder zurück zu gießen. Nach mehreren hundert Gießzyklen wird normalerweise ein Teil des Wassers ausgegossen, wodurch die „Ladung“verringert wird. Aber Penners System verliert nur etwa 5 Prozent, wenn es 200.000 Mal Wasser zwischen "Tassen" gießt.
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Trotz der Verwendung vernachlässigbarer Mengen Gold in diesem Experiment könnte dies die Herstellung solcher Batterien teuer machen. Penner schlägt vor, anstelle von Gold ein üblicheres Metall wie Nickel zu verwenden.
Sergey Lukavsky
