Was wäre, wenn eine Batterie ewig halten würde? Der Chemiestudent hat den Weg zufällig entdeckt

UCI-Forscher haben eine Technologie erfunden, die die Art und Weise, wie zukünftige Batterien hergestellt werden, verändern könnte. Können Sie sich eine Batterie vorstellen, die ewig hält und sogar Ihr Auto oder Ihr Zuhause mit Strom versorgen könnte? Wenn Engagement auf Glück trifft, kann es sich auszahlen und erstaunliche Innovationen aufdecken, die einen enormen Einfluss auf den zukünftigen Energieverbrauch haben. Und so geschah es, dass die Chemiestudentin Mya Le Thai während ihrer Doktorarbeit an der University of California, Irvine, versehentlich eine Technologie entwickelte, die es einer Batterie möglicherweise ermöglichen könnte, ewige Ladungen zu halten. Nanodrahtbasiertes Batteriematerial, das unbegrenzt wieder aufgeladen werden kann, bringt uns einer Batterie einen Schritt näher, die niemals ausgetauscht werden müsste.

Mya experimentierte im Labor mit verschiedenen Materialien, bis sie einen Satz Gold-Nanodrähte mit einer sehr dünnen Gelschicht überzog. Durch die Umhüllung der Drähte mit diesem dünnen Gel behalten die Filamente des Kondensators ihre Eigenschaften auch unter Hunderttausenden von Ladungen.

Bild von UCI News

Entwickelt von Forschern derUniversität von Kalifornien in Irvine, Diese bahnbrechende Erfindung könnte die Lebensdauer von Computern, Smartphones, Geräten, Autos und Raumfahrzeugen erheblich verlängern. Wissenschaftler versuchen seit langem, Nanodrähte in Batterien einzusetzen. Nanodrähte sind tausende Male dünner als menschliches Haar, dabei hoch leitfähig und verfügen über eine große Oberfläche für die Speicherung und Übertragung von Elektronen. Aufgrund ihrer Größe sind sie jedoch äußerst zerbrechlich und widerstehen wiederholten Entladungen und Wiederaufladungen kaum. In einer typischen Lithium-Ionen-Batterie dehnen sie sich aus und werden spröde, was zu Rissen führt.

Die UCI-Forscher haben dieses Problem gelöst, indem sie einen Gold-Nanodraht mit einer Mangandioxidhülle überzogen und die Anordnung in einen Elektrolyten aus einem Plexiglas-ähnlichen Gel eingewickelt haben. Die Kombination ist zuverlässig und ausfallsicher. Mit der von Mya Le Thai erfundenen Technik entwickelte das Team einen Prototyp, der im Laufe von drei Monaten fast 200.000 Ladezyklen überstand. Die Ergebnisse zeigten keinen Leistungs- oder Kapazitätsverlust und keinen Bruch von Nanodrähten. 'Das war verrückt,'sagte Reginald Penner, Vorsitzender der Chemieabteilung der UCI.„Denn diese Dinge sterben normalerweise auf dramatische Weise nach 5.000, 6.000 oder höchstens 7.000 Zyklen ab.“

Videostill von „Power of I – Nanobattery at UC Irvine“ ©UCI

Das Team von UCI geht davon aus, dass die Schmiere das Metalloxid in der Batterie plastifiziert und ihr Flexibilität verleiht, wodurch Risse verhindert werden. „Die beschichtete Elektrode behält ihre Form viel besser, was sie zu einer zuverlässigeren Option macht“, sagte Thai. „Diese Forschung beweist, dass eine Batterieelektrode auf Nanodrahtbasis eine lange Lebensdauer haben kann und dass wir diese Art von Batterien Wirklichkeit werden lassen können.“

Videostill von „Power of I – Nanobattery at UC Irvine“ ©UCI

Die Studie wurde in Koordination mit dem Nanostructures for Electrical Energy Storage Energy Frontier Research Center an der University of Maryland durchgeführt und von der Abteilung Basic Energy Sciences des US-Energieministeriums finanziert.

Videostill von „Power of I – Nanobattery at UC Irvine“ ©UCI

Projektinfo:

Entwickler:Forscher der University of California, Irvine (UCI)

erfunden von:Chemiestudentin Mya Le Thai