Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Forscherin der TU Bergakademie will neuartige Batterie aus Speicherchip-Material konzipieren

03.09.2013
Der Schritt von der Entwicklung revolutionärer Computerchips zur Konzipierung einer neuartigen Batterietechnologie kann manchmal ein recht kleiner sein:

Doktorandin Juliane Hanzig von der TU Bergakademie Freiberg forschte bis vor kurzem noch in der Landesexzellenzinitiative ADDE daran, die kristalline Struktur von Strontiumtitanat als Datenspeicher zu nutzen. Hierbei entdeckte die Naturwissenschaftlerin, dass sich diese chemische Verbindung von Strontium, Titan und Sauerstoff nicht nur über defektchemische Prozesse zum Speichern von Datenmengen eignet, sondern auch elektrische Energie in sich aufnimmt und speichert.


Forscherin Juliane Hanzig betrachtet im Labor ein dünnes Plättchen Strontiumtitanat.
TU Bergakademie Freiberg

Das hat Juliane Hanzigs Blick auf den Kristall nachhaltig verschoben und damit auch ihr Aufgabengebiet: Seit Anfang dieses Jahres ist die 26-jährige nun Teil der Forschergruppe „CryPhysConcept“ und findet mit ihren wissenschaftlichen Ergebnissen zu Strontiumtitanat nicht nur in einem international anerkannten Forschungsmagazin Beachtung. Auch ein Patent ist bereits eingereicht.

„Wir haben nachgewiesen, dass sich dieses Material als Energiespeicher eignet. Nun gilt es, die Idee in weiteren Schritten zu optimieren“, gibt sich Juliane Hanzig zuversichtlich. Dabei handelt die Forschung den Kristall Strontiumtitanat bislang eher als Datenspeicher der Zukunft. Anders als bei den bisherigen Materialien, die in Computerchips verbaut sind, werden die Daten hier nämlich nicht magnetisch eingelesen, sondern über elektrochemische Prozesse. Das lässt Speichermengen aber auch Auslesegeschwindigkeiten einer neuen Qualität erwarten und damit noch schnellere Computer.

Die Forscher am Institut für Experimentelle Physik der TU Bergakademie interessiert jedoch auch die Fähigkeit des Kristalls, Energie zu speichern, um daraus neuartige Batterien zu konzipieren: "Wir wollen nicht bereits bestehende Technologien verbessern, sondern komplett neue Konzepte entwickeln, also ganz neu denken", beschreibt Projektmanager Dr. Tilmann Leisegang den Freiberger Ansatz. So beschäftigt sich eine weitere Nachwuchsforschergruppe der Bergakademie mit dem Namen „PyroConvert“ derzeitig mit der Eigenschaft von Kristallen, die Umgebungswärme in elektrische Energie umzuwandeln.

Der Ansatz von Doktorandin Hanzig, die bereits während ihrer Diplomarbeit unter Betreuung von Prof. Dirk C. Meyer, der beide Forschergruppen leitet, an Strontiumtitanat forschte, unterscheidet sich davon: Sie möchte nichts umwandeln, sondern legt ein elektrisches Feld an den Kristall an und fügt ihm damit Energie zu, die er speichert. Hierbei ändert sich die Kristallstruktur des Oxids: Ist der Ausgangszustand von Strontiumtitanat kubisch, also einem Würfel ähnlich, verzerrt sich die Struktur des Kristalls durch das elektrische Feld und wird in seiner Symmetrie gebrochen. Es wandern sogenannte Sauerstoffvakanzen infolge des elektrischen Felds und verteilen sich neu. In Form dieser neuen Verteilung speichert der Kristall so die elektrische Energie. Dieses Forschungsergebnis hat Beachtung gefunden: Erst kürzlich erschien ein wissenschaftlicher Artikel dazu in der renommierten Forschungszeitschrift „Physical Review B“.

Ist Strontiumtitanat, das in der Natur nur äußerst selten zu finden ist und für technische Anwendungen synthetisch erzeugt werden kann, also nicht nur das Material für die Datenspeicher, sondern auch für die Energiespeicher der Zukunft? Eine Stärke des Kristalls liegt zumindest in seiner Umweltfreundlichkeit; er ist nicht toxisch. „Das Recycling wäre auch deswegen unkompliziert, weil das Batterie-Innere nur aus einem Material bestehen würde. Denn Strontiumtitanat fungiert sowohl als Anode, Kathode, Separator und Elektrolyt“, erklärt Hanzig. Ein weiterer Vorteil liegt in der chemischen und thermischen Stabilität der Batterie: „Sie kann also nicht erhitzen und brennen, wie zuletzt die Flugzeugbatterien bei Boeing.“ Nur den Speicherdichten sind bislang noch Grenzen gesetzt, doch das wird sich ändern, ist sich Hanzig sicher: „Ich bin optimistisch, dass da noch Luft nach oben ist.“

Die Forschergruppe „CryPhysConcept“ besteht seit dem Jahr 2012 an der TU Bergakademie Freiberg. Neun Wissenschaftler wollen hierbei mit Kristallphysik zum Zukunftskonzept elektrochemischer Energiespeicher beitragen – in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Technologiezentrum Halbleitermaterialien Freiberg, dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik Dresden und dem Kurt-Schwabe-Institut für Mess- und Sensortechnik Meinsberg. Das Projekt wird noch bis Ende 2015 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert.

Bastian Fermer | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-freiberg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ein neues Experiment zum Verständnis der Dunklen Materie
14.06.2018 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

nachricht Quanten-Übertragung auf Knopfdruck
14.06.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umwandlung von nicht-neuronalen Zellen in Nervenzellen

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Im Fußballfieber: Rittal Cup verspricht Spannung und Spaß

18.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics