Viren erstellen Akkus

Forscher am MIT in Boston haben nun zum ersten Mal bewiesen, dass es möglich ist, über genetisch manipulierte Viren, Anode(-) und Kathode(+) eines Akkumulators zu erstellen.

Die neuen, durch Viren erstellen Akkus, sollen die selben Eigenschaften haben wie hochmoderne wiederaufladbare Batterien, über deren Verwendung man zum Beispiel in Hybrid-Autos nachdenkt. Die neuen Batterien könnten nach einer Aussage der Forschungsteamsleiterin Angela Belcher beispielsweise für verschiedene Kleinelektrogeräte genutzt werden.

Die Vorteile

Die Herstellung der neuen Akkus wäre besonders kostengünstig und ökologisch schonend. Die Synthese der Akkuflüssigkeit findet in und unter Raumtemperatur statt und es werden keine schädlichen organischen Lösungsmittel oder sonstige toxische Materialien beim Herstellungsprozess benötigt. Zudem geht von den Energieträgern produzierenden Viren keine Gefahr für den Menschen aus. Der von den Forschern genutzte Virus ist eine herkömmlicher Bakteriophage, also ein Virus der Bakterien und Archaeen angreift und ist somit für Menschen unschädlich.

Der normale Lithium Akku und der neue Akku im Vergleich

Beim normalen Lithium-Ionen Akku fließen Lithium-Ionen zwischen der negativ geladenen Anode, meistens aus Graphit, und der positiv geladenen Kathode, meist aus Kobaltoxid oder Lithium-Eisen-Phosphat. Durch die neue Herstellungsmethode durch Viren wird der Herstellungsprozess vereinfacht: Die genetisch veränderten Viren sind in der Lage sich in verschiedene Materialen zu hüllen. Den ersten Erfolg erlebten die Wissenschaftler vor drei jahren, als sie erreichten, dass die Viren selbst eine Anode erstellten. Dazu hüllten sich die Viren in Gold und Kobaltoxid und erstellten von sich aus eine Art von Nanodraht.

Die Kathoden-Herstellung

In der neusten Arbeit der Forschungsgruppe konzentrierten sie sich auf die Erstellung der Kathode. Dies war im Vergleich zur Herstellung einer Anode eine deutlich größere Herausforderung für die Wissenschaftler, da die Fertigung von Kathoden allgemein schwerer als die Fertigung von Anoden ist. Die Kathode muss stark leitend sein, damit die Elektrode schnell ist. Das Problem dabei ist jedoch, dass die meisten, dafür in Frage kommenden Materialien, nicht leitend sind.

Um dennoch ihr Ziel zu erreichen modifizierten sie erneut die DNA eines Virus. Durch die Veränderungen ermöglichten sie ihr Vorhaben: Der Virus hüllt sich in Eisenphosphat und nimmt dann selbstständig eine aus Kohlenstoff bestehende Nanotube (extrem kleines röhrenförmiges Gebilde) auf. Mit diesen wird dann ein Netzwerk aus stark leitendem Material aufgebaut.

Durch das aufgebaute Nanotube-Netzwerk ist es möglich, dass die Elektronen sich sehr schnell bewegen, da es viele mögliche Wege gibt, um an die Kathode zu kommen.

Die Leistung des neuen Akkumulators

Die Forscher stellten fest, dass die Leitfähigkeit der Kathode durch die verwendeten Nanotubes stark anstieg und die Gewichtszunahme des Akkus gering blieb. Die Akkumulatoren konnten bis zu 100 mal geladen und entladen werden ohne an Ladekapazität zu verlieren. Obwohl dies weniger Ladezyklen sind als bei herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus muss man beachten, dass die neuen Akkus noch in der Entwicklungsphase sind. Es sei daher davon auszugehen, dass sich die Leistung der Akkus noch verbessern würde.

Der Testakku liegt in der Form einer normalen Knopfzelle vor. Durch die Herstellungsmethode ist es jedoch möglich Akkus in nahezu jeglicher Form herzustellen.

Wann kommt der Viren-Akku?

Es ist noch nicht bekannt, wann die neuen Akkus marktreif werden. Die Forscher wollen sich nun der Entwicklung von Akkumulatoren mit höheren Kapazitäten und besseren Eigenschaften, durch Nutzung anderer Materialien, wie zum Beispiel Manganphosphat oder Nickelphosphat, widmen. Wenn sie der Entwicklung dieser neuen Generation beendet hätten, könnte die Produktion in kommerzielle Produktion gehen.

Was haltet ihr von den neuen Akkus? Werden sie die herkömmlichen Akkus bald ablösen?

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