Die Erforschung neuer Materialien mitEigenschaften, die zur technischen Verbesserung unseres Alltags beitragen, gehört zu denjenigen Wissenschaftsbereichen, für die derzeit die meisten Ressourcen aufgewendet werden (siehe dazu unseren Artikel Graphen, ein Material, das unsere Welt verändern wird). Seit Jahren arbeiten zahlreiche Wissenschaftler in diese Richtung, um beispielsweise Batterien zu verbessern, also solche mit einer längeren Lebensdauer und kürzeren Aufladezeit. Nun hat eine Forschergruppe der Technischen Universität Nanyang (NTU) in Singapur unter der Leitung von Professor Chen Xiaodong von der School of Materials Science and Engineering einen großen Fortschritt erreicht: Er hat eine Batterie mit einer Lebensdauer von über 20 Jahren entwickelt, die sich in nur zwei Minuten bis zu 70 % aufladen lässt.
Professor Chen Xiaodong zeigt die schnellaufladbare Batterie in die Kamera. Mit freundlicher Genehmigung der NTU Singapur.
Die nächste Generation Batterien
Die neue Batterie besteht aus Lithiumionen, aber statt traditionelles Grafit für den Negativpol (Anode) zu verwenden, haben die Wissenschaftler ein neues gelartiges Material aus Titandioxid eingesetzt. Dieses Material liegt in der Natur kugelförmig vor, was eigentlich ein Problem darstellt; aber die Forscher haben es geschafft, die Titandioxidpartikel in Nanoröhren zu verwandeln, die um ein Tausendfaches dünner als ein menschliche Haar sind. Die Nanostruktur trägt dazu bei, die chemischen Reaktionen, die das schnelle Aufladen der Batterie ermöglichen, zu beschleunigen. Das besagte Material ist außerdem billig, weil es in der Natur in großen Mengen vorkommt. Der Stoff wird beispielsweise auch zur Herstellung von Sonnencreme eingesetzt, weil er die schädlichen ultravioletten Strahlen absorbieren kann.
Von links nach rechts: Professor Chen Xiaodong prüft die Arbeit von zwei seiner Teammitglieder, Tang Yuxin und Deng Jiyang. Mit freundlicher Genehmigung der NTU Singapur.
Rachid Yamazi, Professor derselben Universität, in der die Forschungsarbeit durchgeführt wurde, und vor 34 Jahren Miterfinder der Lithium-Grafit-Anode (die heute bei den meisten Lithiumionen-Batterien benutzt wird), kommentiert, dass die Arbeit seines Kollegen Chen Xiaodong und seines Teams ein bedeutender Fortschritt in der Batterie-Technik ist.
Anwendungen und Vorteile: von Elektroautos bis zur Fernsteuerung unserer Stromaggregate
Die Entwicklung dieser schnell aufladbaren Batterie wird vielen Industriezweigen große Vorteile bringen; einige haben bereits ihr Interesse an dem Projekt gezeigt. Eine davon wird sicherlich die Autoindustrie sein, insbesondere die Hersteller von Elektroautos: Die beschränkte Lebensdauer der heutigen Batterien und die lange Aufladezeit von 3 oder 4 Stunden, die bisher viele potenzielle Käufer abschreckten, werden bald der Vergangenheit angehören, denn elektrische Fahrzeuge werden sich 20 Mal schneller aufladen (in ca. 5 Minuten) und mehr als 10.000 Aufladezyklen ermöglichen. Die neue GenerationLithiumionen-Batterien wird in etwa zwei Jahren auf dem Markt sein.
Professor Chen Xiaodong (hinten) und die Forscher Tang Yuxin und Deng Jiyang. Mit freundlicher Genehmigung der NTU Singapur.
Ein weiterer Industriezweig, der diese Nachricht sicherlich mit Freude aufgenommen hat, ist die Mobilgeräte-Branche. Verbraucher verlangen generell nach Batterien mit einer langen Lebensdauer für ihre Mobiltelefone und Tablets, denn diese Geräte haben sich in vielen Fällen in ein Werkzeug verwandelt: zum Beispiel können die Techniker und Ingenieure der Firmen, die Stromaggregate von Inmesol gekauft haben, den Betrieb der Aggregate per Fernsteuerung über ihre intelligenten Telefone und Tablets anhand der Softwareapplikation DSEWebNet überwachen und steuern (siehe dazu unseren Artikel Überwachung und Fernsteuerung von Stromaggregaten mit der Applikation DSE für Mobilgeräte). Die neuen Lithiumionen-Batterien mit Titandioxid verleihen ihnen außerdem eine größere Autonomie bei ihrer Arbeit.
