Die Akkutechnologie für Smartphones ist heutzutage ziemlich gut. Aber wenn es etwas gibt, wovon Gadget-Liebhaber nie genug bekommen können, dann ist es das Versprechen einer besseren Akkulaufzeit. Wäre es nicht toll, wenn unsere Handys bei intensiver Nutzung zwei oder drei Tage mit einer einzigen Ladung durchhalten würden? Wie wäre es mit einer ganzen Woche? Mit Graphen-Akkus ist das vielleicht kein Wunschtraum mehr.

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Graphenbatterien treiben noch keine Smartphones und andere Geräte an, aber die Technologie schreitet voran. In der Zukunft könnte Graphen das Material sein, das die Lithium-Ionen-Batterien ersetzt, auf die die Technologiebranche seit Jahrzehnten angewiesen ist.

Wir haben hier bei Android Authority schon einige Male über Graphen geschrieben. Es scheint eine dieser vielversprechenden Technologien zu sein, die aber immer noch in den Startlöchern steht. Obwohl wir noch weit von der Kommerzialisierung von Graphen-Technologien, einschließlich Batterien, entfernt sind, lohnt es sich, sie im Auge zu behalten.

Hier ist alles, was Sie über Graphen-Batterien wissen müssen.

Was ist eine Graphen-Batterie?

Bevor wir uns mit der Graphen-Batterie befassen, sollten wir kurz zusammenfassen, was Graphen ist und wie es funktioniert.

Kurz gesagt, ist Graphen eine Zusammensetzung von Kohlenstoffatomen, die eng in einer hexagonalen oder wabenartigen Struktur gebunden sind. Was Graphen so einzigartig macht, ist die Tatsache, dass diese Struktur nur eine Atomschicht dick ist, was ein Graphenblatt im Wesentlichen zweidimensional macht. Diese 2D-Struktur führt zu sehr interessanten Eigenschaften, darunter eine hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit, hohe Flexibilität, hohe Festigkeit und geringes Gewicht. Was uns besonders interessiert, ist die elektrische und thermische Leitfähigkeit, die sogar besser ist als die von Kupfer – dem leitfähigsten Metallelement.

Superkondensatoren ermöglichen Batterien, die viel länger halten und sich fast sofort aufladen

Wenn es um Batterien geht, können die Fähigkeiten von Graphen auf verschiedene Weise genutzt werden. Der ideale Einsatz von Graphen als Batterie ist die Verwendung als „Superkondensator“. Superkondensatoren speichern Strom wie eine herkömmliche Batterie, können sich aber unglaublich schnell auf- und entladen.

Das ungelöste Problem bei Graphen ist, wie man die superdünnen Platten für den Einsatz in Batterien und anderen Technologien wirtschaftlich in großen Mengen herstellen kann. Die Produktionskosten sind derzeit unerschwinglich hoch, aber die Forschung trägt dazu bei, dass Graphen-Batterien Realität werden.

Bereits 2017 verkündete Samsung einen Durchbruch mit seinem „Graphen-Ball“. Seitdem haben wir allerdings nichts mehr gehört. Kürzlich wurde bekannt, dass Telsa angeblich auch an der Technologie für Autobatterien interessiert ist.

Graphen vs. Lithium-Ionen

Gleich wie Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ion) verwenden Graphen-Zellen zwei leitende Platten, die mit einem porösen Material beschichtet und in eine Elektrolytlösung getaucht sind. Doch obwohl ihr innerer Aufbau recht ähnlich ist, weisen die beiden Batterien unterschiedliche Eigenschaften auf.

Graphen bietet eine höhere elektrische Leitfähigkeit als Lithium-Ionen-Batterien. Dadurch lassen sich die Zellen schneller aufladen und können auch sehr hohe Ströme liefern. Dies ist z. B. für Autobatterien oder das schnelle Aufladen von Geräten besonders nützlich. Die hohe Wärmeleitfähigkeit bedeutet auch, dass die Akkus kühler laufen, was ihre Lebensdauer selbst in beengten Gehäusen wie einem Smartphone verlängert.

Graphen-Akkus sind außerdem leichter und schlanker als die heutigen Lithium-Ionen-Zellen. Das bedeutet kleinere, dünnere Geräte oder größere Kapazitäten, ohne zusätzlichen Platz zu benötigen. Und nicht nur das, Graphen ermöglicht auch viel höhere Kapazitäten. Lithium-Ionen speichert bis zu 180Wh Energie pro Kilogramm, während Graphen bis zu 1.000Wh pro Kilogramm speichern kann.

Schließlich ist Graphen auch sicherer. Während Lithium-Ionen-Batterien eine sehr gute Sicherheitsbilanz haben, gab es einige größere Zwischenfälle mit fehlerhaften Produkten. Überhitzung, Überladung und Löcher können in Lithium-Ionen-Batterien chemische Ungleichgewichte verursachen, die zu Bränden führen. Graphen ist viel stabiler, flexibler und stärker und widerstandsfähiger gegen solche Probleme.

Man muss aber weder das eine noch das andere haben. Li-Ionen-Batterien können Graphen verwenden, um die Leistung des Kathodenleiters zu verbessern. Diese sind als Graphen-Metalloxid-Hybride bekannt. Hybridbatterien haben ein geringeres Gewicht, schnellere Ladezeiten, eine höhere Speicherkapazität und eine längere Lebensdauer als heutige Batterien. Die ersten verbrauchergerechten Graphen-Batterien werden wahrscheinlich Hybride sein.

Was Graphen-Batterien für Smartphones bedeuten

Künftige Smartphones mit Graphen-Energiezellen würden die oben genannten Vorteile aufweisen. Die Geräte würden sich noch schneller aufladen (sehen Sie sich die Ergebnisse unseres Tests einer Graphen-Powerbank im Video oben in diesem Artikel an), die Akkulaufzeit würde problemlos ein oder zwei Tage, wenn nicht sogar länger, betragen, und die Geräte könnten dünner und leichter sein.

Die Umstellung auf Graphen könnte 60 % oder mehr Kapazität im Vergleich zu einem gleich großen Lithium-Ionen-Akku bieten. In Verbindung mit einer besseren Wärmeableitung werden kühlere Batterien auch die Lebensdauer der Geräte verlängern. Sie müssen also nicht mehr nach ein paar Jahren für teuren Batteriewechsel zahlen, um Ihre alten Geräte in Topform zu halten.

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Graphen-Akkus würden es ermöglichen, Smartphones dünner zu machen oder mehr Akkukapazität zu bieten, während sie ihre derzeitigen Proportionen beibehalten. Interessant sind auch die Auswirkungen auf das schnelle Aufladen von Gerät zu Gerät. Mit Batterien, die in der Lage sind, sehr hohe Ströme und rasend schnelle Lade- und Entladezeiten zu unterstützen, könnten sich Geräte gegenseitig mit superschneller Geschwindigkeit aufladen.

Obwohl die Graphen-Batterietechnologie noch einige Jahre entfernt ist, ist sie eine verlockende Aussicht für künftige Smartphones, Gadgets, Elektrofahrzeuge und vieles mehr. Diese Technologie sollte man im Auge behalten.