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    "Da ist der Nachteil, dass wir organische Lösemittel haben. Organische Lösemittel sind sehr reaktiv in Verbindung mit Lithium. Es könnte anfangen stark zu brennen wegen der organischen Flüssigkeiten."Flüssigelektrolyte ersetzen durch feste, pulverförmige Elektrolyte
    Franziska Klein arbeitet am Helmholtz-Institut Ulm, eines von mehreren Batterieforschungszentren, die in den letzten Jahren in Deutschland gegründet wurden. Brennende Lithium-Akkus haben immer wieder für Schlagzeilen gesorgt, in Laptops, aber auch in Elektroautos. Deshalb wollen Klein und ihre Kollegen die brennbaren Flüssigelektrolyte durch weniger heikle Stoffe ersetzen – durch feste, pulverförmige Elektrolyte.

    "Die haben sehr hohe Leitfähigkeit, also können sehr gut Lithium transferieren. Eine große Schwierigkeit dabei ist: Wenn man den Flüssigelektrolyt hat, der dringt einfach schnell überall ein. Bei dem Festelektrolyten hat man das Problem, dass man Grenzflächen hat, zum Beispiel zur festen Anode. Dadurch entstehen Widerstände, die überwunden werden müssen. Und das sind Herausforderungen."Die Forscher versuchen das Problem zu lösen, indem sie das Pulver fest mit den Elektroden verpressen, das vermindert den Widerstand. Oder sie experimentieren mit hauchdünnen Elektrolyt-Schichten, das senkt ebenfalls den Widerstand."Da ist man gerade auf einem guten Weg, viel zu verstehen. Ich denke, das wird für die Industrie interessant sein, gerade weil man die Sicherheit erhöhen kann. Die Sicherheit ist ein wichtiger Faktor gerade im Auto. Die wollen ihren Kunden nur Autos verkaufen, wo sie sagen können: Unsere Batterie ist sicher."

    Und weil die Batterie durch den festen Elektrolyten sicherer würde, ließe sich das Speichermaterial auch dichter packen."Die Energiedichte kann dadurch erhöht werden. Die ist wichtig, denn je höher die Energiedichte, desto größer wird auch die Reichweite.""Jetzt wird es etwas lauter. Das liegt daran, dass wir mehrere Klimaanlagen haben, um die Temperatur möglichst gleichbleibend zu halten, um keine verfälschten Ergebnisse zu haben."Jede Zelle in einer sogenannten Klimakammer
    Zurück in Münster. Hinter der Tür, die Peter Bieker gleich öffnet, steckt eine der Kernkomponenten des Instituts – ein Teststand. "In diesem Raum befinden sich 1200 Kanäle, um 1200 Batteriezellen gleichzeitig zu laden und zu entladen. Dann gehen wir mal rein."

    "Wie Sie hören, haben wir hier ein sehr starkes Gebläse, das kommt von den ganzen Lüftungen. Jede Batteriezelle hat hier einen eigenen Kanal, deswegen haben wir hier die ganzen Kabel heraushängen. Jede Zelle ist in einer sogenannten Klimakammer bei einer festen Temperatur und wird dort zyklisiert."Zyklisieren – so nennen die Forscher es, wenn sie ihre Prototypen immer wieder laden und entladen – dutzende, hunderte, tausende Male nacheinander."Hier gibt's Zellen, die haben ihre 10.000-12.000 Zyklen durch und laufen immer noch." Das Ziel: Innerhalb von 20 Minuten soll eine Batterie auf 80 Prozent ihrer Maximalkapazität geladen werden, und zwar in einem Temperaturbereich von minus 40 bis plus 60 Grad. Die Nagelprobe für neue Prototypen, sagt Tobias Placke.

    "Wenn man neue Materialien anschaut, sieht man relativ schnell, ob die sich stabil verhalten. Wenn die Kapazität relativ schnell abfällt nach wenigen Ladezyklen, sieht man, dass da irgendwas nicht stimmt, und man muss das Ganze verbessern.""Wir versuchen laufend, immer mehr Energie auf immer kleinerem Raum zu speichern. Hier verspricht die Lithium-Schwefel-Batterie Einiges: Theoretisch könnte sie die zehnfache Kapazität eines Lithium-Ionen-Akkus haben."Alberto Varzi, Batterieforscher am Helmholtz-Institut Ulm. Bei der Lithium-Schwefel-Batterie dient Schwefel als Pluspol. Der Unterschied zu den heutigen Akkus: Schwefel fungiert nicht als Hotel für die Lithium-Ionen. Stattdessen reagiert es chemisch mit dem Lithium. So lässt sich das Lithium viel dichter packen. Bildlich gesprochen brauchen die Lithium-Ionen keine Hotelzimmer mehr, sondern stehen dicht an dicht wie die Zuschauer in einem Stadion.

    "Leider ist der Weg noch ziemlich lang. Ein Problem: Wir können keinen reinen Schwefel verwenden, das wäre instabil, sondern müssen ihn in ein Kohlenstoffgitter einpacken. Und das ist nicht ganz einfach. (OTon hoch) Eine weitere Schwierigkeit: Beim Laden und Entladen entstehen Zwischenprodukte, und die senken die Lebensdauer der Batterie."Immerhin: Zum Teil sind die Probleme gelöst, heute gibt es Labormuster mit einer Speicherkapazität anderthalb Mal so groß wie die eines Lithium-Ionen-Akkus – bezogen auf das Gewicht. Bezogen auf das Volumen verflüchtigt sich der Vorsprung aber gleich wieder: die Lithium-Schwefel-Batterie ist groß und nimmt viel Platz weg."Meiner Meinung nach dürfte es schwierig werden, die Technik bald in Elektroautos einzusetzen. Interessant könnte sie vor allem für Luft- und Raumfahrt sein, wo es weniger auf Platz ankommt als auf ein möglichst geringes Gewicht."

    Große Erwartungen in die Lithium-Luft-Batterie
    Ähnliches gilt für einen anderen Ansatz, in den die Fachwelt große Erwartungen setzte – die Lithium-Luft-Batterie. Hier besteht eine Elektrode aus Lithiummetall, die andere aus porösem Kohlenstoff, in den Sauerstoff geleitet wird. Theoretisch könnte die Energiedichte 20mal höher sein als bei Lithium-Ionen-Akkus. Aber den bisherigen Labormustern mangelt es unter anderem an Durchhaltevermögen. Schon nach wenigen Ladezyklen geben sie ihren Geist auf. Martin Winter:

    "Metall-Luft halte ich ganz klar für ein Grundlagenthema. Absolut nicht absehbar, ob das eine Anwendung finden wird. Sehr viele Probleme: Nebenreaktionen überwiegen die eigentlich gewünschten Reaktionen. Meiner Meinung nach im Moment verfrüht zu sagen, dass das überhaupt kommt."Lithium-Schwefel und Lithium-Luft – sie wurden lange als vielversprechende Nachfolger der Lithium-Ionen-Batterie gehandelt. Doch wie es scheint, können beide die Erwartungen nicht wirklich erfüllen.Am MEET in Münster ist Tobias Placke ins Analyselabor gegangen. Ein Raum voller Hightech-Apparaturen, millionenschwer, mit komplexen Steuerpulten. Hier werden die Prototypen präzise unter die Lupe genommen.

    "Da gibt’s verschiedenste Methoden, zum Beispiel ein Rasterelektronenmikroskop. Man nimmt die Elektroden nach dem Zyklisieren und kann sich die Oberfläche der Elektroden anschauen. Sind Alterungseffekte aufgetreten? Sind zum Beispiel Partikel auseinandergebrochen in der Elektrode? Daraus kann man Rückschlüsse ziehen, wie stabil das Material ist."Placke schaltet das Mikroskop ein und zeigt auf den Monitor. Die Nahaufnahme einer Elektrode, sie erinnert an einen stark zerklüfteten Schwamm."Man sieht sehr schön die Porosität. Hier sind einzelne Partikel, zwischendrin sind Poren. Das sind alles Sachen, die großen Einfluss haben auf die Performance in der Zelle."Durch die Poren kann der Elektrolyt tief in die Elektrode eindringen und den Lithium-Ionen den Weg ebnen bis in die hintersten Winkel. Dann dreht sich Placke um und zeigt auf einen speziellen Röntgenapparat. Der kann Batteriezellen quasi in Aktion durchleuchten. Was passiert in ihrem Inneren, wenn sie aufgeladen werden? Und was, wenn sie sich entladen?

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    90 Kilometer im Winter, 120 im Sommer – das reicht nur für den Stadtverkehr. Zwar schaffen manche der neuesten Modelle einiges mehr, gut doppelt so viel. Dennoch: Das Aufladen dauert, die Herstellung ist teuer, verbraucht rare Rohstoffe und jede Menge Energie. Gesucht wird eine Superbatterie, die deutlich mehr als 500 Kilometer hält, die sicher ist, bezahlbar und ressourcenschonend. Auch Deutschland arbeitet daran."Thema Lithium-Ionen wird uns noch lange Zeit beschäftigen"
    Münster, das Batterieforschungszentrum MEET. Peter Bieker passiert eine Schleuse, die verhindern soll, dass Luftfeuchtigkeit ins Labor dringt. "Die Luft wird hier gefiltert. Sie werden merken, wenn Sie hier zwei Stunden drinstehen, dass die Umwälzung so stark ist, dass Sie langsam austrocknen. Wenn Sie hier im Raum länger als eine Stunde oder so arbeiten, dann verlieren Sie auch ordentlich Gewicht, weil dem Körper Wasser entzogen wird."

    Trinken ist Pflicht – weshalb sich vorm Labor die Mineralwasser-Kästen stapeln. Trockenraum, so nennen die Forscher ihr Labor, die Luft ist tausendmal trockener als in der Sahara, sagt Biekers Kollege Tobias Placke. "Das ist sehr wichtig für den Zusammenbau der Batterien, weil Luftfeuchtigkeit oder Wasser der Batterie schadet und dadurch sehr starke Alterungseffekte auftreten."Placke und Bieker gehören zu den rund 200 Fachleuten, die sich in Münster um die Batterie von morgen kümmern – um Akkus, die länger halten, sich schneller aufladen lassen und günstiger sind. Braucht es dafür ganz neue Ideen, eine Revolution? Oder genügt es, an der bewährten Technik zu schrauben - der Lithium-Ionen-Batterie? "Wir glauben fest daran, dass das Thema Lithium-Ionen uns noch lange Zeit beschäftigen wird, sind aber durchaus offen, auch alternative Technologien zu untersuchen."

    Die Lithium-Ionen-Batterie. Am 4. Februar 1991 von Sony vorgestellt. Heute steckt sie in Smartphones, Laptops und Elektroautos, sagt Martin Winter, der wissenschaftliche Leiter des MEET."Die Lithium-Ionen-Batterie besteht im Prinzip aus zwei Elektroden und einem Elektrolyten. Elektroden muss man sich vorstellen wie Hotels. Die Hotels nehmen Lithium-Ionen als Gäste auf. Diese Lithium-Ionen können reversibel, das heißt umkehrbar, in diesen Hotels aufgenommen werden, beziehen dort ihre Zimmer und gehen danach wieder aus den Hotels heraus."Bildlich gesprochen steht das eine Hotel, die positive Elektrode, im Tal – wenig Energie. Das andere Hotel, die negative Elektrode, thront auf dem Berg – viel Energie.

    "Wenn geladen wird: Die positive Elektrode, da wandern die Gäste raus und wandern in die negative Elektrode. Beim Entladen, beim Prozess, bei dem die Energie gewonnen wird, werden die Gäste aus der negativen Elektrode gehen und wandern zur positiven Elektrode." Beim Laden muss Energie hineingesteckt werden – quasi die Energie, um die Gäste vom Tal auf den Berg zu befördern. Beim Entladen, wenn die Gäste von oben nach unten rutschen, wird diese Energie wieder frei, die Batterie liefert Strom. Je größer der Höhenunterschied ist, umso größer die Spannung, und je mehr Betten die Hotels haben, umso höher ist die Kapazität der Batterie, umso mehr Strom kann sie speichern.

    "Das sind die fünf Kriterien: Energie, Leistung, Lebensdauer, Sicherheit, Kosten. Und das Schöne ist: Lithium-Ionen-Batterien kann man anpassen, dass man überall einen relativ brauchbaren Eigenschaftsmix hat. Man kann sie auch trimmen, dass sie besonders starke Leistung hat und dabei nicht so viel an Leben verliert. Oder man kann sie auf besonders starken Energieinhalt trimmen. Und sie ist immer noch recht leistungsfähig."Mit der Zeit konnte die Forschung die Lithium-Ionen-Batterien immer weiter verfeinern: Elektroden, die mehr Lithium aufnehmen. Elektrolyte, die das Lithium besser zwischen den Elektroden hin- und herleiten. Und: raffinierte Architekturen mit einem Maximum an Speichermaterial und einem Minimum an Peripherie. Dennoch: Es gibt Optimierungsbedarf, etwa in punkto Sicherheit.

    "Wie kann man Batterien nicht nur aktiv sicher machen, durch das entsprechende Management – in Autos werden Batterien gemanagt –, sondern auch passiv sicher machen, dass sie gar nicht brennen können?"Oder in punkto Schnellladung. "Fünf Minuten glaube ich, das ist akzeptabel. Im Moment sind es 20 bis 30 Minuten. Das ist für viele schon nicht mehr so komfortabel." Oder in punkto Ressourceneinsatz. "Wenn jeder von uns ein Elektroauto hat, wird’s eng bei einigen Elementen. Da müssen wir uns Alternativen überlegen."Und natürlich in punkto Kapazität. Was ist noch möglich mit der Lithium-Ionen-Technologie? Im Trockenraum des MEET stehen Peter Bieker und Tobias Placke vor den Apparaturen, mit denen sie ihre Batterie-Prototypen herstellen.

    Eine Stanze für Elektroden. Ein Gerät zum Anschweißen der Metallkontakte. Eine Maschine zum Vakuumverpacken der Batteriezelle. Und die Wickelmaschine. Sie wickelt die positive und die negative Elektrode – beide in Folienform – zu einem kleinen Zylinder auf, voneinander getrennt durch den Separator, eine Trennfolie."Hier oben wird die Kathode eingespannt. Da steht ja auch schon positiv. Hier wird die negative Elektrode, also die Anode, eingespannt. Gleichzeitig wird oben und unten der Separator langgeführt. Das Ganze wird hier vorne aufgewickelt und in einen Behälter gepackt."

    Dieser Behälter sieht aus wie ein Lippenstift – genau jener Batterietyp, der zu Zigtausenden im Tesla Model S steckt, dem wohl bekanntesten Elektroauto. In vielen Praxistests schafft er bei normalem Tempo mehr als 300 Kilometer, bei defensiver Fahrweise sogar noch mehr, kostet allerdings über 100.000 Euro. In Münster tüfteln die Forscher unter anderem daran, die Elektroden der Batterien zu verbessern. Tobias Placke nimmt eine Folie in die Hand – das Elektrodenmaterial."Momentan wird, wenn man die Anode anschaut, Graphit standardmäßig eingesetzt in allen Lithium-Ionen-Zellen. Man versucht mehr und mehr dahinzukommen, auch Silizium einzusetzen. Das könnte die Energiedichte und auch die Reichweite für die Elektromobilität deutlich nach vorne bringen."

    Das Problem: Silizium kann zwar viel Lithium speichern, dehnt sich dabei aber kräftig aus, um das Dreifache seines Volumens. Reine Siliziumelektroden würden durch das extreme An- und wieder Abschwellen ziemlich schnell kaputtgehen. Deshalb bauen die Forscher das Silizium in die Graphitelektroden ein."In jetzigen Zellen ist schon ein bisschen Silizium drin, ein bis zwei Gewichtsprozent vielleicht. Das wird weiter optimiert, das wird mehr und mehr kommen. Und dadurch wird man auch mehr Reichweite bekommen. Das ist nicht mehr so weit weg."Bis zu 20 Gewichtsprozent Silizium scheinen machbar, meint Placke – und damit ein respektabler Kapazitätsgewinn.Ein weiterer Angriffspunkt: der Elektrolyt, also jene Flüssigkeit, die in der Batterie für den Transport der Lithium-Ionen zwischen den Elektroden sorgt.

  • Apple m8665g Netzteil notebooksnetzteil.com

    Immer mehr Hersteller setzten bei ihren Geräten auf USB-C und erfreulicherweise gibt es auch immer mehr Zubehör, welches dieser Schnittstelle gerecht wird. Mit der tizi Tankstelle 29W USB-C präsentiert ein weiterer Zubehörhersteller ein Ladegerät, welches ihr für das MacBook, MacBook Pro und das iPad Pro nutzen könnt.

    Apple liefert seine Geräte mit einem Ladegerät aus. Manchmal kann es jedoch nicht verkehrt sein, sich eine Reserve anzulegen, um diese beispielsweise im Büro, bei dem Freund oder der Freundin oder sonst so zu platzieren. Auch im Aktenkoffer ist sicherlich Platz für ein weiteres Ladegerät.

    Je nachdem, ob ihr ein MacBook, 13 Zoll oder 15 Zoll MacBook Pro euer eigen nennt, so werdet ihr im Karton unterschiedlich leistungsstarke Netzteile bzw. Ladegeräte vorfinden. Beim 12 Zoll MacBook setzt Apple auf ein 29W Netzteil und beim MacBook Pro ist es ein 61W oder 87W Netzteil. Die tizi Tankstelle 29W USB-C ist dabei eine günstigere Alternative zum Apple Original. Der Einführungspreis liegt bei 39,99 Euro.

    Während die 29W dem Ladegerät des MacBook entsprechen, kann es beim MacBook Pro, je nachdem welche Leistung ihr gerade abfordert, sein, dass der Ladevorgang länger dauert. Beim 12,9 Zoll iPad Pro ist der Ladevorgang sogar 2x schneller als mit dem mitgelieferten Apple Netzteil. Hierbei wird allerdings noch ein Apple USB-C auf Lightning-Kabel benötigt. Euer iPhone könnt ihr auf diesem Wege natürlich auch aufladen.

    Die Tizi Tankstelle 29 W ist ein Apple-kompatibles USB-C- Ladegerät zum schnellen Laden von iPad Pro, Macbook und Macbook Pro (2016) sowie iPhone und iPad, so Anbieter Equinux. Es soll zum Beispiel das originale Apple 29W USB-C Power-Netzteil zu 100 Prozent ersetzen und das iPad Pro mit 12,9 Zoll um 20 Prozent schneller aufladen können als Apples leistungsstärkster 87W USB-C PD Power Adapter (Netzteil). Eine Single-Status-LED für die Kontrolle der Ladegeschwindigkeit ist ebenfalls enthalten. Das kleine Ladegerät mit 29 Watt Leistung wiegt laut Anbieter nur 86 Gramm und soll den strengsten EU-Normen für Verarbeitung und Sicherheitsstandards entsprechen. Auch Überhitzung- und Überspannungsschutz sind eingebaut. Eine ausführlichere Beschreibung findet sich auch auf der Amazon-Site , wo es das Ladegerät derzeit für 40 Euro statt regulär 45 Euro gibt.

    Millionen von USB-Ladegeräten sind täglich im Einsatz, um das Smartphone mit dem nötigen Ladestrom zu versorgen. Häufig bleibt es da nicht bei einem Ladegerät. Im Internet gibt es unzählige Angebote mit scheinbar originalen Zubehörteilen für kleines Geld. Produktfälschungen können aber nicht nur dem Handy selbst schaden, sondern auch richtig gefährlich für deren Besitzer werden. Deshalb sollte vor der Verwendung mit diesem Tipp geprüft werden, ob es sich um ein originales Ladegerät handelt.

    In den meisten Fällen wird das iPhone mit dem originalen Ladegerät des Herstellers Apple geladen. Will man sich nun ein weiteres anschaffen, steht man nun vor der Qual der Wahl. Etliche Anbieter probieren ihre Produkte am Markt zu etablieren und an den Endkunden zu verkaufen. Dabei gibt es aber auch Produktfälschungen, die so gefährlich sein können, dass man diese lieber nicht verwenden sollte. Oftmals sehen die Nachahmungen des charakteristischen weißen Fünf-Watt-USB-Netzteils (5W USB Power Adapter) dem Original täuschend ähnlich. Zudem kosten die Plagiate nur wenige Euro, sind aber wegen mangelnder Isolierung und anderer konstruktionstechnischer Fehler dringend zu meiden, da diese unter anderem zu lebensgefährlichen Stromschlägen führen können.

    Wer sich nicht ganz sicher ist, ob das gekaufte Ladegerät ein originales ist, kann auf Apples Support-Seiten nachschauen, wie der Aufdruck bei Original-Netzteilen aussieht. Falls dieses Zertifizierungsetikett fehlt, sollte das Ladegerät mit äußerster Vorsicht oder erst gar nicht verwendet werden.Die Boost Up von Belkin ist eine rund 60 Euro teuere Wireless-Charging-Station zum drahtlosen Aufladen von Qi-fähigen Smartphones und -Tablets. Zusammen mit Apple wurde es speziell für das iPhone entwickelt. Doch kann es etwas, was andere Wireless Charger nicht können? Die Antwort im Test von TechStage.

    Belkin Boost Up: Lieferumfang
    Die Verpackung des Boost Up ist weiß. Kein Wunder auch, denn Apple bewirbt die Ladestation ganz prominent in seinen Geschäften. Der klinische Look ist deshalb nicht überraschend. Wichtig ist, was sich im Lieferumfang befindet. Neben der Mophie Base ist die Belkin Boost Up die einzige Ladestation, die ein eigenes Netzgerät mitbringt. Bei anderen Produkten wie dem Anker PowerPort Wireless 5 Pad (Testbericht) wird lediglich ein Verbindungskabel beigelegt. Das Kabel des Netzgeräts ist einen Meter lang.

    Die Boost Up schaut aus wie ein weißer Kaffeetassen-Unterteller. Als Frisbee eignet sie sich nicht; dafür ist sie mit einem Gewicht von 110 Gramm und einer Höhe von 13 Millimetern zu dick und schwer. Die Ladestation ist im Durchmesser 11,43 Zentimeter lang. Im Vergleich zu anderen Wireless Chargern ist das überdurchschnittlich groß.

    Die Verarbeitung der Ladestation wird dem Preis gerecht: nahtlose Übergänge, saubere und klare Linien mit einem Hauch von Apples Designsprache. Zum Einsatz kommt hauptsächlich harter Kunststoff in Glanzoptik. Der Fuß der Boost Up ist gummiert, so wird ein Verrutschen der Ladestation vermieden. Auch auf der Ladefläche sitzt ein dicker Gummi-Ring, der dem Telefon Halt gibt.

    Die Belkin Boost Up verfügt über eine große Sendespule mit einer Leistung von 7,5 Watt. Das ermöglicht eine marginal schnellere Ladung. Zu den kompatiblen Geräten zählen, obwohl das Dock eine gemeinsame Entwicklung von Apple und Belkin ist, das Samsung Galaxy S8 (Testbericht), das Galaxy Note 8 (Testbericht), die neuen iPhones von Apple und viele mehr.