Aufladen in SekundenbruchteilForscher: Erste echte Quantenbatterie entwickelt
Die Vision von Akkus, die in Sekunden vollgeladen sind, rückt einen Schritt näher. Wissenschaftler in Australien konnten erstmals eine solche Batterie nicht nur aufladen, sondern auch wieder entladen. Ihre Funktionsweise stellt bisherige technische Regeln auf den Kopf.
Auf leistungsfähigen Batterien als Energiespeicher der Zukunft ruhen gewaltige Hoffnungen. Einen Durchbruch erzielt nun ein australisches Forschungsteam eigenen Angaben zufolge bei einem relativ neuen Konzept, der Quantenbatterie. Sie soll existierende Akkus in den Schatten stellen - mit extrem schnellen Ladezeiten wie aus einer anderen Welt.
Wie funktioniert eine Quantenbatterie? "Ähnlich wie herkömmliche Batterien laden, speichern und entladen Quantenbatterien Energie", erklärt James Hutchison von der University of Melbourne, der an der im Fachmagazin "Light: Science & Applications" veröffentlichten Studie beteiligt war. Doch während herkömmliche Batterien auf chemischen Reaktionen beruhen, nutzen Quantenbatterien die Eigenschaften der Quantenmechanik.
Sogenannte Quanteneffekte machen paradox erscheinende Dinge möglich: Benötigen bisherige Akkus mit zunehmender Größe immer mehr Ladezeit, sinkt die Ladezeit bei Quantenbatterien, je größer sie werden. Bei doppelter Größe dauert das Aufladen nur etwa halb so lang. Im Versuch gelang dies in Femtosekunden - ein Billiardstel einer Sekunde.
Autos während der Fahrt aufladen
Eine weitere Besonderheit: Die Quantenbatterie wird nicht mit Strom, sondern mit Laserlicht aufgeladen. "Der Vorteil der Quantenbatterie besteht darin, dass das System Licht in einem einzigen, gigantischen 'Superabsorptions'-Vorgang aufnimmt, wodurch die Batterie schneller geladen wird", erklärt Hutchison.
Dass Quantenbatterien mit Licht geladen werden, eröffnet theoretisch auch die Möglichkeit, eines Tages Solarpaneele damit auszustatten. Eine andere Idee ist, die Batterien mittels Lasern aus der Entfernung aufzuladen. "Man könnte zum Beispiel eine Quantenbatterie in eine Drohne einbauen (…) und sie während des Fluges aufladen", sagte James Quach, leitender Forscher der Studie, dem "Guardian". "Sobald die Technologie ausgereift ist, (…) müsste man sein Auto nicht mehr an einer Tankstelle anhalten, um es aufzuladen. Man könnte es unterwegs aufladen."
Noch relativ junges Konzept
Das Konzept der Quantenbatterie ist noch relativ jung. 2013 wurde es zum ersten Mal vorgeschlagen und galt zunächst als theoretische Spielerei. Doch im Jahr 2022 konnte ein internationales Forschungsteam erstmals eine Quantenbatterie bauen, die bereits superschnell auflud - allerdings konnte sie damals die Energie nicht wieder abgeben.
In der neuen Studie gelang genau dies. Das Forschungsteam unter der Leitung von Quach, der bereits an der Entwicklung des ersten Prototyps beteiligt war, stellte eine Quantenbatterie her, die ge- und entladen werden kann. "Wir haben unserem Bauteil zusätzliche Schichten hinzugefügt, die die Energie in elektrischen Strom umwandeln", erklärt Quach in einem Beitrag.
Doch Hoffnung auf bald superschnell aufladbare Elektroautos machen sich die Forscher wiederum auch nicht: Die im Labor gespeicherte Energiemenge war zunächst extrem gering und die Batterie konnte ihre Ladung nur für ein paar Nanosekunden (ein Milliardstel einer Sekunde) halten. In einem nächsten Schritt wollen die Forscher versuchen, die Speicherzeit zu verlängern. Experten gehen davon aus, dass das erste Anwendungsgebiet für die Quantenbatterien die nach ähnlichen Prinzipien arbeitenden Quantencomputer sein könnten.