Neue Batterie ist umweltfreundlicher und leistungsfähiger
Ein Material aus der Chinon-Stoffgruppe soll besonders leichte, leistungsfähige und umweltfreundliche Batterien für Mobilgeräte ermöglichen.
Wissenschaftler am Anorganisch-Chemischen-Institut der Universität Heidelberg haben einen neuartigen Hochleistungsakku entwickelt, der flexibler, leichter, umweltfreundlicher und leistungsfähiger ist als herkömmliche Akkus.
Die beiden Forscher Volker Seifried und Professor Roland Krämer benutzten dafür ein neuartiges "organisches" Material für die Speicherung der elektrischen Energie, das aus der Chinon-Stoffgruppe stammt. Das Prinzip haben die Heidelberger Chemiker der Natur abgeschaut, denn Chinone sind auch in den menschlichen Zellen für die Speicherung und Übertragung von elektrischer Ladung zuständig. Für den chemischen Einsatz wird Chinon synthetisch aus Erdölkomponenten gewonnen.
Im jetzt vorliegenden Modell des Chinon-Hochleistungsakkus mit einer Spannung von 1 Volt beziehungsweise 2,4 Volt und einer Leistung von etwa 300 Ah/kg ist die Energie mehr als doppelt so dicht gepackt wie in einem herkömmlichen Nickel-Cadmium- oder Nickel-Metallhydrid-Akku. "Damit erreichen wir die gleiche Leistung bei halbem Gewicht beziehungsweise die doppelte Betriebsdauer bei gleichem Gewicht", verkündet Krämer nicht ohne Stolz. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Akkus, die mit giftigem Schwermetalloxiden arbeiten, ist der Chinon-Anteil, je nach verwendeter chemischer Struktur, biologisch abbaubar, kompostierbar oder verbrennt zu ungiftigen Metallsalzen.
Ein weiterer Vorteil des organischen Energieträgers gegenüber herkömmlichen Akkus liegt in seiner Anpassungsfähigkeit an bestimmte Anwendungsgebiete. Durch eine gezielte Veränderung der chemischen Struktur kann beispielsweise der Schwerpunkt mehr auf die Leistung, auf das Gewicht oder die Flexibilität des Akkus verschoben werden. So arbeiten die Forscher derzeit an der Herstellung von polymeren Chinonen mit kunststoffähnlichen Eigenschaften, die sich dann beispielsweise zu formflexiblen Folienakkus formen lassen und kleine, portable Geräte noch leichter machen. Typisches Anwendungsgebiet ist daher neben verschiedenen tragbaren elektronischen Geräten auch das Mobile Computing.
"Überall dort, wo hohe Leistung bei geringem Gewicht gefragt ist, also beispielsweise beim Mobile Computing oder Handys, aber später vielleicht auch einmal in Elektro-Fahrzeugen, wo heute noch schwere, teure und giftige Blei-Batterien eingesetzt werden, bringt unsere Technik Vorteile", erklärt Krämer. Doch auch als ganz normaler Akku für den Walkman oder die Taschenlampe soll die Chinon-Variante einmal in die Warenhäuser kommen.
Doch die Markteinführung dürfte noch auf sich warten lassen, "denn die momentane Akkuproduktion ist in erster Linie auf die Verwendung der herkömmlichen Schwermetalloxide ausgerichtet". Trotzdem rechnen die Forscher fest damit, dass ihr Akku, für den sie das deutsche Patent eingereicht haben, in den nächsten Jahren als konkurrenzfähiges Produkt auf den Markt kommen wird. Auf der Hannover Messe Industrie (Halle 18, G 06) ist der Chinon-Hochleistungsakkumulator erstmals zu sehen.
Auch das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) arbeitet gemeinsam mit der Christian-Albrechts-Universität Kiel an formflexiblen Folienakkus für portable Geräte. Der Folienakku besteht dabei aus beschichteten Folien und einer Elektrolytpaste. Er ist nahezu beliebig formbar und speichert mehr Energie als ein Lithium-Ionen-Akku. Die weniger als 1 mm dünnen Akkufolien sollen auch einmal SmartCards mit Energie für Displays und Ähnliches versorgen. (Andreas Grote) / (jk)
