Wiederaufladbare Batterien werden in so vielen verschiedenen Produkten verwendet, die wir heute verwenden – von unseren Computern bis hin zu allem Mobiltelefone Unsere Autos haben Batterien im Inneren. Einer der Hauptforschungsbereiche sind neue Batterietechnologien, die die Laufzeit elektrischer Geräte erhöhen und Batterien sicherer machen.
Lithium-Ionen-Akkus sind schon lange auf dem Markt und daher anfällig für Probleme. Die Akkus beispielsweise waren vor einigen Jahren Anlass für einen massiven Rückruf, nachdem sie in Notebooks überhitzt waren, was wiederum zu Bränden führte. Eine der vielversprechendsten neuen Batterietechnologien, die derzeit erforscht wird, ist Zink-Luft-Batterien.
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Diese Batterien sind günstiger und verfügen über eine deutlich größere Energiespeicherkapazität als bestehende Lithium-Ionen-Batterien. Physorg berichtet, dass die durchschnittliche Lithium-Ionen-Batterie nur ein Drittel der Energie speichert, die Zink-Luft-Batterien speichern können, und etwa doppelt so viel kostet wie das Zink-Luft-Pendant.
Ein Schweizer Unternehmen rief an Revolte plant, nächstes Jahr eine Zink-Luft-Batterie auf den Markt zu bringen. Zunächst handelt es sich bei den Batterien um kleine Einheiten, die in Hörgeräten zum Einsatz kommen. Später werden die Batterien in größeren Formen für Mobiltelefone erhältlich sein und viel später wird die Zink-Luft-Batterie auch in Elektrofahrzeugen Einzug halten.
Die Zink-Luft-Batterie wurde von einer Firma namens entwickelt SINTEF in Norwegen und ReVolt wurde gegründet, um die Batterie zu vermarkten. In einer Zink-Luft-Batterie wird Sauerstoff aus der Raumluft zur Stromerzeugung genutzt. Die Luft wird als Elektrode verwendet und die Batterie enthält einen Elektrolyten und eine Zinkelektrode in einem Gehäuse, das porös ist und Luft hineinlässt. Die Zink-Luft-Batterie ist viel sicherer als Lithium-Ionen-Batterien, da sich in der Batterie keine flüchtigen Materialien befinden, die möglicherweise Feuer fangen könnten.
Die Zink-Luft-Batterie erzeugt Strom, wenn die Luftelektrode mithilfe von Katalysatoren entladen wird, die in der wässrigen Elektrode Hydroxylionen erzeugen. Die Zinkelektrode wird dann oxidiert und gibt Elektronen ab, um einen elektrischen Strom zu erzeugen. Beim Aufladen der Batterie läuft der Vorgang umgekehrt ab und Sauerstoff wird an die Luftelektrode abgegeben.
Die Herausforderung für die Forscher bestand darin, eine Methode zu entwickeln, bei der der Luftelektrolyt im Aufladezyklus nicht so weit deaktiviert wird, dass die Oxidationsreaktion langsamer wird oder aufhört. Durch die Verlangsamung oder das Stoppen der Oxidationsreaktion verringerte sich die Anzahl der Wiederaufladungen der Zink-Luft-Batterie.
Physorg berichtet, dass Prototypen der Zink-Luft-Batterie mit mehr als hundert Lade- und Entladezyklen getestet wurden. ReVolt hofft, die Anzahl der Lade- und Entladezyklen auf 300 bis 500 erhöhen zu können. Diese Zahl würde die Batterien für Mobiltelefone und andere elektronische Geräte nützlich machen, die häufig aufgeladen werden.
Die Zink-Luft-Batterien, an denen ReVolt arbeitet, werden auch für den zukünftigen Einsatz in Elektrofahrzeugen entwickelt. Bevor dieser Punkt erreicht wird, müssen die Akkus bis zu 10.000 Ladezyklen aushalten.
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