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Polymerbatterie Organische Photobatterie bringt erstmals genug Spannung

Quelle: Pressemitteilung der Universität Freiburg im Breisgau 2 min Lesedauer

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Forscher der Universitäten Freiburg und Ulm haben die erste monolithisch integrierte Photobatterie aus organischen Materialien entwickelt, die eine Entladespannung von 3,6 Volt erreicht.

In Freiburg und Ulm ist ein Durchbruch in Sachen Polymerbatterien gelungen. Denn dort haben Forscher die erste monolithisch integrierte Photobatterie entwickelt, die eine Entladespannung von 3,6 Volt erreicht. Man kombiniert dazu Mehrfachsolarzellen mit einer Dual Ion Batterie.(Bild: R. Weßling)
In Freiburg und Ulm ist ein Durchbruch in Sachen Polymerbatterien gelungen. Denn dort haben Forscher die erste monolithisch integrierte Photobatterie entwickelt, die eine Entladespannung von 3,6 Volt erreicht. Man kombiniert dazu Mehrfachsolarzellen mit einer Dual Ion Batterie.
(Bild: R. Weßling)

Vernetzte „intelligente“ Geräte und Sensoren können die Energieeffizienz von Konsumgütern und Gebäuden verbessern, indem sie deren Verbrauch in Echtzeit überwachen, so die Forscher. Solch kleine Geräte, wie im Rahmen des Internet der Dinge (IoT) entwickelt werden, sind auf möglichst kompakt gestaltete Energiequellen angewiesen, um autonom zu funktionieren, heißt es weiter. Dafür könnten monolithisch integrierte Batterien zum Einsatz kommen, welche Energie in einem einzelnen System gleichzeitig gewinnen, wandeln und speichern. Ein Forschungs-Team hat deshalb im Rahmen des Exzellenzcluster Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems („livMatS“) der Universität Freiburg die besagte monolithisch integrierte Photobatterie entwickelt, die aus einer organischen Polymerbatterie und einer organischen Mehrfachsolarzelle besteht. Die jetzt vorgestellte Batterie gilt als die erste ihrer Art, die eine Entladespannung von 3,6 Volt erreicht. Damit ist sie auch die erste organische Batterie, die für den Betrieb von Kleinstgeräten genutzt werden kann. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Energy & Environmental Science erschienen.

Mehrfachsolarzelle kann sehr schnell geladen werden

Die Forscher haben für die Photobatterie ein skalierbares Verfahren entwickelt, mit dem sie organische Solarzellen aus fünf aktiven Schichten herstellen können, wie es genauer heißt. Mit dieser Solarzelle erreiche man sogar Spannungen bis 4,2 Volt. Diese Mehrfachsolarzelle hat das Team mit einer sogenannten Dual Ion Battery kombiniert, die im Gegensatz zu Kathoden konventioneller Lithiumbatterien in der Lage ist, mit hohen Strömen geladen zu werden. Bei sorgfältiger Kontrolle der Beleuchtungsintensität und Entladungsraten, könne die so aufgebaute Photobatterie eine Schnellladung in weniger als 15 Minuten erreichen. Und das bei Entladekapazitäten von bis zu 22 Milliamperestunden pro Gramm. In Verbindung mit dem durchschnittlichen Entladepotenzial von 3,6 Volt kann das Gerät eine Energiedichte von 69 Milliwattstunden pro Gramm und eine Leistungsdichte von 95 Milliwatt pro Gramm zur Verfügung stellen. Damit, betonen die Projektpartner, legt das System den Grundstein für die tiefer gehende Forschung und weitere Entwicklungen im Bereich organischer Photobatterien.

Die Vision des Exzellenzclusters Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems ist es nach eigenen Worten, das Beste aus zwei Welten – der Natur und der Technik – zu verbinden. Das „livMatS“ entwickelt im Zuge dessen lebensähnliche Materialsysteme, die von der Natur inspiriert sind. Diese Systeme sollen sich autonom an Umweltbedingungen anpassen, saubere Energie aus ihrer Umgebung gewinnen und unempfindlich gegen Beschädigungen sein, oder diese selbstständig ausgleichen.

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