Forschern der University of Cambridge gelang es, Batterien zu entwerfen, die über die fünffache Speicherkapazität von herkömmlichen Batterien verfügen. Inspiriert wurden sie dabei von der mikroskopischen Anatomie des menschlichen Darms.


Bild: Teng Zhao/University of Cambridge
Bild: Teng Zhao/University of Cambridge

„Darmzotten“ erhöhen die Kapazität der Batterie

Der Akku-Prototyp nutzt einen Lithium-Schwefel-Aufbau statt dem traditionellen Lithium-Ionen-Design. Lithium-Schwefel-Batterieen haben den Nachteil, dass sie schnell abbauen. Um diesen Nachteil auszugleichen, haben sich die Wissenschaftler von der Struktur der Darmzellen inspirieren lassen, die Nährstoffe absorbieren.

Die Forscher des Cambridge Department of Material Science and Metallurgy haben sich unter der Leitung von Dr. Vasant Kumar mit dem Beijing Institute of Technology zusammengetan und ein leichtes Nanomaterial entwickelt, dessen Oberfläche den Villi intestinalis nachempfunden sind, den sogenannten Darmzotten. Dabei handelt es sich um mikroskopische Oberflächenvergrößerungen auf der Schleimhaut des Darms, die für die Absorption von Flüssigkeiten und Nährstoffen während der Verdauung zuständig sind.


In der Lithium-Schwefel-Batterie der Forscher wird die Struktur der Darmzotten durch eine Schicht Nanodrähte aus Zinkoxid sowie einem leitenden Framework nachgebaut. Diese Schicht wird auf der Oberfläche einer der Elektroden der Batterie angebracht. Dort helfen sie bei der Resorption der für die Speicherung von Energie notwendigen Polysulfide und erhöht die Speicherkapazität im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus damit um den Faktor 5.

Nutzbare Lithium-Schwefel-Batterien liegen in der Zukunft

Zwar konnten die Leistungsdaten des Akkus deutlich verbessert werden, aber der neuartige Akku verträgt weniger Ladezyklen als Lithium-Ionen-Akkus. Dieser Nachteil wird durch die höhere Kapazität allerdings wieder ausgeglichen. Dennoch ist es das erklärte Ziel der Forscher, die Lebensdauer ihrer Batterie noch weiter zu erhöhen. Bei dem Prototypen handelt es sich um ein Exemplar für die Forschung. Kommerziell verfügbare Lithium-Schwefel-Akkus liegen noch mehrere Jahre in der Zukunft. Jedoch geben die Forscher an, mit ihrer Batterie einen großen Schritt in die richtige Richtung gemacht zu haben.

via InterestingEngineering

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