Akkutechnologien Mit Wasser hat das Nanomaterial Graphen das Potenzial zur Batterie der Zukunft

Ein Energiespeicher, der so leistungsfähig ist wie ein Lithium-Ionen-Akku, sich jedoch in Sekunden aufladen lässt, extrem lange lebt und zudem wenig kostet: Dieses Potenzial wird dem Nanomaterial Graphen zugeschrieben, das 2010 seinen Entdeckern den Physik-Nobelpreis verschaffte.

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Ein bisheriges Problem für seinen Einsatz in Akkus glauben der Materialforscher Dan Li und sein Team an der Monash University in Clayton, Australien, nun überwunden zu haben – und zwar mit Wasser, wie die Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichtet.

Graphen bietet beste Voraussetzungen als Energiespeicher

Das Nanomaterial Graphen erhält man, wenn man Graphit in Schichten von der Dicke eines Atoms aufteilt. Übrig bleibt eine fast zweidimensionale, wabenförmige Anordnung von Kohlenstoffatomen, die chemisch äußerst stabil ist, Strom leitet und zudem eine sehr große Oberfläche besitzt – beste Voraussetzungen, um Energie zu speichern.

Größere Graphen-Gebilde werden wieder zu Graphit

Was der Anwendung jedoch bisher im Weg steht: Schafft man größere Gebilde aus Graphen, so binden sich die dünnen Schichten sofort aneinander, wodurch sie wieder zu Graphit werden und ihre Vorzüge verlieren.

Wasser verhindert die Rückbildung zu Graphit

Mit Wasser bleiben die gewünschten Eigenschaften am besten erhalten, behaupten die australischen Forscher um Dan Li. Denn so lange Graphene feucht sind, stoßen sich ihre Schichten voneinander ab, was die Graphit-Entstehung verhindert. Umgesetzt in einem Gel, sei das Ergebnis deutlich besser als bisherige Ansätze, die vor allem auf Kohlenstoff basieren – vor allem was die Speichermenge als auch die Geschwindigkeit der Wiederaufladung betrifft. Das Gel ist billig und erlaubt einen Einsatz im großen Stil, so die Forscher.

Graphen-Akkus lassen sich in Sekunden laden

„Graphene mit Gel könnten eine neue Generation von ultraschnellen Energiespeicher-Systemen begründen und Consumer Electronics-Geräte wie etwa ein iPhone binnen Sekunden aufladen“, behauptet Li. Vorteilhaft sei diese Speicherart jedoch auch für noch ganz andere Bereiche wie etwa Elektrofahrzeuge oder erneuerbare Energiequellen.

Die Erwartungen sollten nicht zu hoch angesetzt werden

Die Graphen-Forschung hat bereits bedeutende Fortschritte wie etwa die Anwendung im Transistor erzielt, auch der Einsatz für die schnelle Datenübertragung scheint möglich. Fachexperten wie Karsten Horn, Leiter des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft, raten dennoch ab von der Bezeichnung als „Wundermaterial“. Die Erwartungen könnten dadurch womöglich zu hoch angesetzt werden.

Langer Weg bis zur industriellen Anwendung

Der Weg bis zur industriellen Anwendung sei noch lange, und auch ein Scheitern an Details sei nicht auszuschließen. „Bleiben größere Schwierigkeiten aus, könnten derartige Forschungen immerhin in fünf Jahren erste reproduzierbare Labormuster liefern“, so Horn.

(pressetext)

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