Durchbruch bei Hybrid-Material stellt kleinere und leistungsfähigere Akkus in Aussicht

Forschern an an der Rice University in Houston, Texas haben es erreicht Graphen-Nanoröhrchen-Verbindungen herzustellen – damit könnten leistungsfähigere Akkus in der Zukunft produziert werden.

Graphen sind aus Kohlenstoff-Gittern aufgebaut mit einer Gitter-Tiefe von nur einem einzigen Molekül. Sind diese als Nanoröhrchen (Rohre, welche nur unter dem Elektronenmikroskop sichtbar sind) aufgebaut, so hat man ein Material mit einer unglaublich hohen elektrischen Leitfähigkeit.

Die Fähigkeit dieses neuen Materials darin, Elektronen zu speichern, wäre kaum zu übertreffen. Damit sind ungleich leistungsfähigere Akkus oder Kondensatoren etc. möglich geworden.

Ein ungewöhnliches Verfahren wurde zur Herstellung benutzt

Die Gruppe um James Tour begann für die Entwicklung dieses einzigartigen Materials einen Untergrund aus Kupfer mit einer Schicht von einzelnen Kohlenstoffatomen zu beschichten.

Danach wurden Aluminiumoxid und ein Katalysator-Werkstoff für Eisen auf dem sogenannten Graphen platziert, bevor er im Ofen gebacken wurde. Nach kurzer Zeit entstanden dann Nanoröhrchen aus graphischen Kohlenstoff.

Die Röhrchen sind gemessen an ihrem Durchmesser unglaublich hoch. In Relation zu realen Bäumen würden diese im Verhältnis bis in den Weltraum steigen.

Auch die Dichte der Nanoröhrchen ist sehr hoch. Das Herausragende bei der Sache ist jedoch, dass die Verbindungen zwischen den Graphen und den Nanoröhrchen völlig nahtlos sind und es so keinerlei Widerstand für die Elektronen beim Übertritt zwischen beiden Gitterformen gibt.

Warum ist der Widerstand wichtig?

Das neu entwickelte Material hat eine unglaublich große Fläche. Ein Gramm bedeckt 2.000 Quadratmeter. Die Leistungsfähigkeit eines Energiespeichers definiert sich aus dem Verhältnis über die Oberfläche, welche für die Anlagerung von Elektronen verwendet werden kann.

Diese ist bei diesem Graphen-Nanoröhrchen-Hybrid-Material so hoch, dass deutlich verringerte, aber gleichzeitig viel leistungsfähigere Akkus oder Kondensatoren vorstellbar sind. Im Versuch haben die Forscher schon einen der leistungsfähigsten Superkondensatoren aus Kohlenstoff damit hergestellt.

Für leistungsfähigere Akkus oder weitere Anwendungen muss die Produktion in kommerziellen Mengen auch gesichert sein. Damit sind Firmen wie Intel, Sony oder Samsung gefordert, entsprechende Verfahren zu entwickeln.

Als Endziel stehen dann reale Produkte im Raum, welche eben aus diesem Material hergestellt worden sind. Bis diese Produkte aber marktreif sein werden, werden noch einige Jahre vergehen. Das Warten lohnt sich aber.