"Paradoxer" Akku-Prototyp:
Beim Entladen lädt er sich selbst wieder auf

Eine Batterie, die sich beim Entladen teilweise selbst wieder auflädt - ohne Ladegerät, ohne Kabel. Was wie ein Paradoxon klingt, wurde nun im Labor experimentell nachgewiesen. Möglich wird das durch einen physikalischen Effekt: bipolare Elektrochemie.

Magischer Akku? Nein, einfach nur clever

Kern des Experiments im Labor des Instituts für Materialwissenschaft in Barcelona (ICMAB-CSIC) ist ein einfaches chemisches System: Zwei Kammern enthalten flüssige Eisenverbindungen - genauer gesagt Ferri- und Ferrocyanid -, getrennt durch eine Membran. Normalerweise fließt der Strom nur zwischen zwei angeschlossenen Elektroden. Doch hier wurde zusätzlich ein leitfähiges Metallstück ohne Kabel in die Lösung eingesetzt - ein sogenannter bipolarer Leiter.

Dieses Bauteil ist elektrisch nicht angeschlossen, entwickelt aber in einem angelegten Feld zwei entgegengesetzte Pole: einen positiven (Anode) und einen negativen (Kathode). An diesen induzierten Stellen können chemische Reaktionen ablaufen - ganz ohne direkten Stromanschluss. Diese sogenannte induzierte Redoxreaktion erlaubt es den Eisenionen, mehrfach zwischen geladenem und ungeladenem Zustand zu wechseln, wodurch die Batterie zusätzliche Energie abgibt.


Was das Paper zeigt - und was nicht
"Dieser reversible Mechanismus ist beispiellos", erklärt ICMAB-Forscherin Nieves Casañ-Pastor laut Phys. "Er zeigt, wie kabellose Elektrochemie genutzt werden kann, um selbstaufladende Systeme zu entwickeln. In unseren Experimenten stieg die Kapazität der Batterie auf das bis zu Vierfache dessen, was man in einem herkömmlichen System erwarten würde." Gleichzeitig sinkt der innere Widerstand auf rund 25 % des Ausgangswerts - ein zentraler Parameter, der über Effizienz und Lebensdauer entscheidet.

Kleiner Effekt, großes Potenzial

Die Forscher kombinierten Messungen mit Simulationen, unter anderem in der Software COMSOL, um die Stärke der induzierten Pole zu berechnen. Dabei zeigte sich: je stärker der Strom, desto größer der Dipol, also die Spannungsdifferenz zwischen den Polen des bipolaren Leiters. Und je größer dieser Effekt, desto stärker fällt die Selbstaufladung ins Gewicht - allerdings nur bis zu einem Punkt, an dem unerwünschte Nebenreaktionen auftreten und die Effizienz wieder sinkt.

Die Studie des ICMAB - in Zusammenarbeit mit Partnern in Argentinien - ist kein fertiges Produkt. Die Versuche wurden mit kleinen Flüssigzellen im Bereich von 50 Millilitern durchgeführt. Der gezeigte Effekt ist real, aber bislang nur unter idealisierten Bedingungen in Einzelzellen nachgewiesen worden. Die Ergebnisse wurden in Electrochimica Acta veröffentlicht.

Trotzdem zeigt sich hier: Batterien können nicht nur durch neue Materialien, sondern auch durch clevere Geometrie und das gezielte Ausnutzen physikalischer Effekte effizienter werden. Für kleine Anwendungen wie Sensoren, autarke Messgeräte oder Geräte in entlegenen Gebieten könnte dieses Prinzip künftig eine wichtige Rolle spielen.

Faktenbox: Selbstaufladender Batterie-Prototyp

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