Robert Klatt
Die global erste Quantenbatterie speichert Strom ohne chemische Prozesse, indem sie die außergewöhnlichen Eigenschaften der Quantenphysik nutzt, etwa die Superposition. In Zukunft könnte die Technik dazu beitragen, Elektroautos kabellos so schnell zu laden, wie aktuell das Betanken eines Verbrenners dauert.
Clayton (Australien). Batterien, etwa eine neue Eisen-Redox-Flow-Batterie, die 6.000 Ladezyklen ohne Kapazitätsverluste erreicht hat, basieren auf chemischen Reaktionen, die elektrische Energie speichern und freisetzen können. Forscher der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) haben nun die erste Quantenbatterie entwickelt und damit die Basis für eine völlig neue Generation von Energiespeichern gelegt.
Die neue Quantenbatterie hat als ersten Prototyp Energie gespeichert und wieder abgegeben, hat damit also einen kompletten Ladezyklus durchlaufen. Das System nutzt für den Energieaustausch keine chemische Reaktion, sondern die außergewöhnlichen Eigenschaften der Quantenphysik, darunter die Superposition, bei der ein Quantensystem mehrere Zustände parallel besitzen kann und die Verschränkung, bei der Teilchen über große Distanzen miteinander verbunden bleiben.
„Wir haben ein Gerät demonstriert, das geladen werden kann, diese Energie speichert und sie dann wieder abgibt.“
Die Quantenbatterie der CSIRO besteht aus einem mehrschichtigen organischen Mikrohohlraum und wird mit einem Laser, also ohne Kabel und nur mit Licht, geladen. Eine Analyse der Batterie mit Spektroskopietechniken zeigt, dass die Batterie die gespeicherte Energie sechsmal so lange behält, wie der Ladevorgang dauert. Sie entlädt sich also noch relativ schnell selbst und ist ein reiner Prototyp, der noch keinen praktischen Nutzungszweck besitzt.
„Unser Proof-of-Concept-Gerät zeigt schnelles, skalierbares Laden und Energiespeicherung bei Raumtemperatur und legt damit den Grundstein für Energielösungen der nächsten Generation.“
Die Experimente zeigen zudem, dass die Kopplung zwischen Licht und Materie in den Mikrohohlräumen der Quantenbatterie ein superextensives Verhalten auslöst, was dazu führt, dass die Batterie mit zunehmender Größe immer schneller lädt.
„Unsere Ergebnisse liefern den ersten experimentellen Nachweis einer überaus effizienten Umwandlung von Licht in Ladung und unterstreichen damit die Möglichkeit, eine starke Licht-Materie-Kopplung für eine verbesserte Energiegewinnung bei schlechten Lichtverhältnissen zu nutzen.“
Laut den Wissenschaftlern könnte das neue Wissen dabei helfen, in Zukunft Elektroautos kabellos mit einer hohen Geschwindigkeit zu laden. Der gesamte Vorgang soll ähnlich schnell ablaufen, wie das Betanken eines Verbrenners. Bevor kommerziell nutzbare Quantenbatterien eingeführt werden können, müssen aber noch viele Entwicklungsschritte gelöst werden, darunter vor allem die deutlich zu kurze Energiespeicherzeit.
„Der nächste Schritt für Quantenbatterien ist jetzt die Verlängerung ihrer Energiespeicherzeit.“
Quellen:
Pressemitteilung der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO)
Studie im Fachmagazin Light: Science & Applications, doi: 10.1038/s41377-026-02240-6