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Der Smartphone-Akku von morgen hält eine Woche am Stück

von Benedikt Plass-Fleßenkämper
US-Wissenschaftler haben einen neuen Akku entwickelt, mit dem Smartphone-Stromsorgen der Vergangenheit angehören könnten. Handys würden damit binnen weniger Sekunden geladen, danach könnte die Batterie über eine Woche durchhalten. Obendrein soll sich der Akku 30.000 Mal aufladen lassen, ohne an Leistung zu verlieren – er wäre damit 20 Mal länger haltbar als ein vergleichbarer Lithium-Ionen-Akku. Bislang handelt es sich allerdings nur um eine Machbarkeitsstudie.

Dieses Problem kennen Smartphone-Nutzer seit vielen Jahren: Egal, wie sehr die Technologie auch voranschreitet, ein Ärgernis bleibt – der Akku macht spätestens nach einem Tag schlapp. Wer viel auf Facebook unterwegs ist, per WLAN surft oder 3D-Games spielt, muss sein Handy sogar noch öfter laden. Verschiedene Wissenschaftler und Unternehmen arbeiten deshalb eifrig daran, die begrenzten Kapazität von Akkus zu verbessern.

An der University of Central Florida (UCF) experimentieren Forscher aktuell mit einer möglichen Lösung. Diese basiert auf extrem dünnen Strukturen, den sogenannten „Two-Dimensional Transition-Metal Dichalcogenides“ (TMD). Diese 2D-TMDs werden laut Engadget mit „1D-Nanodrähten“ verbunden, um daraus ein extrem leistungsstarkes Material für die Superkondensator-Technik von morgen zu erschaffen.

„Wenn Batterien mit diesen Superkondensatoren ausgestattet werden, dann kann man damit sein Mobiltelefon in wenigen Sekunden aufladen. Und man muss es für über eine Woche nicht mehr aufladen“, sagt Nitin Choudary von der UFC. Choudary veröffentlichte zusammen mit seinen Kollegen einen kurzen Beitrag im akademischen Magazin ACS Nano, in dem die Forscher ihre Arbeit beschreiben.

Die Idee, zweidimensionale Materialien für die Energiespeicherung zu verwenden, ist nicht neu. Doch bislang gab es Probleme, diese in existierende Systeme zu integrieren, um eine Batterie zu erschaffen. An der UCF hat man dafür eine Lösung gefunden. „Wir haben eine einfache chemische Synthese entwickelt“, erklärt Yeonwoong Jung. Damit sollen erstaunliche Leistungen möglich sein. Wie zum Beispiel das extrem schnelle Aufladen und das lange Durchhaltevermögen. Aber auch Leistungsvermögen soll lange Zeit gegeben sein.

Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien können in der Regel nur 1500 Mal aufgeladen werden, dann lässt ihre Leistung deutlich nach. Nicht so bei den neuen zweidimensionalen Materialien. Sie könnten den UFC-Wissenschaftlern zufolge rund 30.000 Ladezyklen ohne nennenswerten Leistungsabfall durchhalten. Das wäre eine Revolution für Smartphones und andere elektrische Geräte.

Doch bis es so weit ist, dürfte noch etwas Zeit verstreichen. Die Erfindung sei noch nicht bereit für die kommerzielle Produktion, gibt Jung zu. Bislang handele es sich bei dem neuen Superkondensator lediglich um eine Machbarkeitsstudie. Doch diese könnte großen Einfluss für viele Technologien haben, glaubt der UCF-Forscher. Wann die neuen verheißungsvollen Akkus auf den Markt kommen, scheint also bislang unklar. Womöglich werden sie nie die Marktreife erlangen.

Dafür sorgen vielleicht bald andere Technologien für langhaltende Smartphones. Nicht erst seit dem Debakel mit den explodierenden Akkus des Samsung Galaxy Note 7 ist das Thema Akku im wahrsten Sinne „brandheiß“. Seit vielen Jahren forschen diverse Teams aus der ganzen Welt an der Batterie-Technologie der Zukunft. Beispielsweise experimentieren MIT-Wissenschaftler mit sogenannten Metal-organic Frameworks, in deutschen Laboren setzt man unter anderem auf Dual-Ionen-Akkus aus Aluminium und Graphit. Konzepte für Lithium-Luft- und Lithium-Schwefel-Akkus befinden sich ebenfalls in der Testphase. Doch einen validen Ersatz für die derzeit angesagten Lithium-Ionen-Akkus gibt es noch nicht. Auf den Akku, der ewig hält, werden wird wohl noch lange warten müssen.

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