Stellen Sie sich eine Batterie vor, die jahrzehntelang aufgeladen werden könnte. Keine Handys mehr loswerden wegen abnehmender Akkulaufzeit. Keine Deponien mehr mit Lithium-Ionen-Batterien gefüllt.

Dank der Arbeit von Forschern der University of California in Irvine ist dies der Realität einen Schritt näher gekommen.

Die Entdeckung, die zu ultra-langlebigen Batterien führen könnte, geschah zufällig. Ein Forscherteam unter der Leitung von Reginald Penner, dem Vorsitzenden der Chemieabteilung der Universität, hatte Nanodrähte untersucht, winzige leitfähige Drähte, die für den Einsatz in Batterien vielversprechend sind. Das Problem ist, dass Nanodrähte zerbrechlich sind und im Allgemeinen nach einer bestimmten Anzahl von Ladezyklen ausfransen und reißen.Eines Tages entschied sich Mya Le Thai, eine Doktorandin in Penners Labor, aus einer Laune heraus, den flüssigen Elektrolyten, der die Nanodraht-Baugruppe umgibt, durch eine Gel-Version zu ersetzen.

„Sie fing an, diese Gelkondensatoren zu wechseln, und dann bekamen wir die Überraschung“, erinnert sich Penner. „Sie sagte“Dieses Ding hat 10.000 Zyklen gefahren und es geht immer noch.‘ Sie kam ein paar Tage später zurück und sagte ‚Es radelt seit 30.000 Zyklen.‘ Das ging einen Monat lang so weiter.“

Das Team erkannte, dass sie etwas Besonderes in ihren Händen hatten. Während sie immer noch nicht sicher sind, warum die Verwendung eines Gelelektrolyten die Nanodrähte vor dem Abbau zu bewahren scheint, haben sie eine Hypothese. Das Gel, Penner erklärt, ist etwa so dick wie Erdnussbutter. Die Nanodrähte, die hunderte Male dünner als menschliches Haar sind und aus Manganoxid bestehen, sind zu 80 Prozent porös. Mit der Zeit sickert das dicke Gel langsam in die Poren der Nanodrähte ein und macht sie weicher. Diese Weichheit verringert ihre Zerbrechlichkeit.

„Nach 5.000 Zyklen mit normaler Flüssigkeit beginnen sie zu brechen“, sagt Penner. „Und dann fangen sie an zu fallen. Nichts davon passiert im Gel.“

Im Moment arbeitet das Team daran, diese Hypothese zu testen. Wenn es richtig ist, werden sie weiterhin mit verschiedenen Arten von Materialien und Gelen experimentieren, um zu sehen, was am besten funktioniert. Sollte die Arbeit halten, könnten die Gel-wrapped Nanodrähte schließlich eine Komponente in ultra-langlebigen Batterien sein. Dies ist wahrscheinlich einige Jahre später, sagt Penner, obwohl er Anrufe von Unternehmen erhalten hat, die an der Schaffung seines Labors interessiert sind.“Das große Bild ist, dass es möglicherweise eine sehr einfache Möglichkeit gibt, Nanodrähte des von uns untersuchten Typs zu stabilisieren“, sagt Penner. „Wenn sich herausstellt, dass dies allgemein zutrifft, wäre dies ein großer Fortschritt für die Community.“Da die meisten Haushaltselektroniken eine Lebensdauer haben, die neben der Akkulaufzeit auch durch Faktoren begrenzt ist, könnte eine Batterie, die ein oder zwei Jahrzehnte hält, das Gerät, das sie antreibt, leicht überleben.“Wenn Sie 100.000 Zyklen aus einer Lithium-Ionen-Batterie herausholen könnten, könnte das bedeuten, dass Sie nie zwei davon kaufen müssen“, sagt Penner. „Wir sprechen von einer Lebensdauer von 20 Jahren, vielleicht sogar länger.“