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Miniatur-Akku: Winzige Poren für die Nanobatterie

Eine neue Batterieform soll die Miniaturisierung des Akkus vorantreiben. Seine Milliarden kleiner Löcher geben Anode und Kathode eine innige Verbindung.
Poröser TrägerLaden...

Bei Batterien gilt das Prinzip: Kleiner ist besser, denn durch Miniaturisierung der einzelnen Bauteile vergrößert sich deren Oberfläche rasant. Und je größer die Oberfläche, desto schneller lassen sich Batterien laden und desto mehr Energie können sie auf gleichem Raum unterbringen. Eine weitere Möglichkeit, eine solche "Nanobatterie" zu bauen, präsentieren nun Forscher um Gary Rubloff von der University of Maryland.

Schema der NanobatterieLaden...
Schema der Nanobatterie | Milliarden von Nanoporenbatterien hätten auf einer Briefmarke Platz, jede einzelne Pore (senkrecht) enthält Anode und Kathode, die aus (unterschiedlich behandeltem) Vanadiumoxid bestehen (blau und grün). Zudem integrierten die Forscher einen Stromabnehmer aus Ruthenium (violett).

Ihre Vorrichtung baut auf einem Verbund von Abermillionen winzigen, aber vollständigen Batterien auf. Die Grundidee ist es, einen Träger mit zahllosen, regelmäßig angeordneten Löchern ("Nanoporen") zu erzeugen und jede dieser Poren mit einer eigenen Anode und einer eigenen Kathode zu versehen. Im Freiraum der Pore befindet sich der Elektrolyt. Die einzelnen Elemente ordnen sich weit gehend durch Selbstorganisation an, so die Forscher.

Einen ersten Prototypen dieser Nanobatterie haben die Wissenschaftler bereits gebaut. Ihren Angaben zufolge überstand die Batterie 1000 Ladezyklen und behielt dabei, anders als andere Nanobatterien, einen Großteil ihrer Leistungsfähigkeit. Allerdings ließen die Leistungs- und Energiedichte bei ihrer Machbarkeitsstudie noch zu wünschen übrig. In zukünftigen Modellen sollen daher diese Kernqualifikationen einer Batterie noch weiter verbessert und an Verfahren zur Massenproduktion gearbeitet werden. Für beide Bereiche lägen bereits erste Ideen vor, berichten Rubloff und Kollegen.

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