Die Nachfrage nach Batterien, besonders solchen mit effektiver Energiespeicherung, Langlebigkeit und hohen Ladekapazitäten, wächst stetig, sei es wegen des Umstiegs auf e-Mobilität, der Speicherung von Elektrizität, welche aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde, oder allgemein wegen der Verbreitung diverser mobiler elektrischer Geräte. Hier sollen in Zukunft sogenannte Quantenbatterien ins Spiel kommen.
Quantenbatterien existieren bisher nur in den Laboratorien von Wissenschaftler:innen, sollen aber im Laufe der nächsten Jahre, so erhofft man sich, auch in vielen elektrischen Geräten stecken. Diese neuartigen Batterien basieren auf zwei sogenannten Two-Level Lystems (Zwei-Zustands-Systemen, kurz: TLS), das sind Systeme mit zwei verschiedenen Energiezuständen, welche typischerweise als Grundzustand und angeregter Zustand dargestellt werden.
Dabei stellt eines dieser TLS die eigentliche Batterie dar, das andere das Ladegerät. Zu den Herausforderungen bei der Entwicklung von Quantenbatterien gehört unter anderem der bisher noch relativ ineffektive Ladevorgang, doch genau da setzt eine aktuelle Studie von Forscher:innen der Lanzhou Universität und der Hubei Universität an. Die Wissenschaftler:innen platzierten dabei sowohl die Batterie selbst, als auch das Ladegerät, innerhalb eines rechteckigen Hohlwellenleiters, was die Auswirkungen der Dekohärenz vermindern, und eine lang anhaltende sowie effiziente Leistung der Quantenbatterie zu erreichen.
Laut der in Physical Review Letters veröffentlichten Studie sorgt der Hohlwellenleiter dafür, dass das elektromagnetische Feld gebündelt und geführt wird, was den Energietransfer zwischen der Quantenbatterie und dem Ladegerät vermitteln soll. Die beiden TLS (also Batterie und Ladegerät) müssen dabei nicht in direktem Kontakt zueinander stehen, was zu einem neuen Ansatz bezüglich des Ladevorgangs von Quantenbatterien führt.
Dies ist aber natürlich nicht mit zum Beispiel dem bekannten induktiven Laden, wie man es mittlerweile von moderneren Mobiltelefonen kennt, zu vergleichen, hier müssen sich Batterie und Ladegerät wie gesagt zusammen in einem Hohlwellenleiter befinden, auch wenn sie nicht in Kontakt stehen müssen. Dennoch könnte dies natürlich ein bedeutender Schritt in Richtung von „markttauglichen“ Quantenbatterien darstellen, welche neben ihren hohen Ladekapazitäten zudem noch sehr langlebig und umweltfreundlich wären, da sie frei von elektrochemischen Reaktionen und quasi unbegrenzt wiederverwendbar wären.
