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Graphen Akku

Ein Graphen Akku fürs Galaxy
Samsung´s neues Forschungsgebiet

Sie sollen immer mehr leisten und finden nur dann Beachtung wenn sie nicht funktionieren bzw. nicht mehr laden – die Handy-Akkus. In der Regel basieren Batterien heute auf Lithium-Ionen-Akkus. Sie sind aus der modernen Welt der Android-Handys und iPhones kaum mehr weg zu denken.

Besonders viel Beachtung fand vor einigen Jahren der Handy-Akku des Samsung Galaxy Note 7. Das Smartphone des renommierten Herstellers Samsung sollte eigentlich DAS neue Flaggschiff des koreanischen Konzerns werden. Dann stellte sich aber heraus, dass der Akku des Samsung Galaxy Gerätes schnell überhitzt. Einige Samsung Galaxy Geräte gingen sogar in Flammen auf. Letztlich musste Samsung das Gerät damals komplett vom Markt nehmen. Wie erwähnt, das war vor einigen Jahren. In der Zwischenzeit haben die großartigen Nachfolgemodelle wie das neue Galaxy Note 10, diesen Patzer mehr als wettgemacht.

Kein Wunder aber, dass dem Handy-Hersteller Samsung seither die Forschung an passenden Alternativen in Sachen Akkus ein besonders Anliegen ist. Der Blogger Evan Blass vermeldete nun einen Durchbruch: Demnach will Samsung 2021 ein neues Smartphone Modell mit einem sogenannten Graphen-Akku auf den Handy-Markt bringen. Was du über das Material und Samsung‘s Forschung jetzt schon wissen musst, verraten wir dir hier.

Graphen-Akku – Samsung hält sich mit Ankündigungen über die neue Batterie noch bedeckt

Die beiden vorrangigen Vorteile der neuen Batterie-Technologie sollen eine höhere Leistungsfähigkeit sowie eine schnellere Ladezeit sein. Eine vollständige Wiederaufladung eines Samsung Handys, wird den aktuellen Planungen zufolge, künftig weniger als dreißig Minuten dauern. Offiziell bestätigen wollte Samsung diese Berichte bisher noch nicht. Die umfangreichen Tests sollen vorher erfolgreich abgeschlossen werden. In der Vergangenheit erwiesen sich die Meldungen von Evan Blass aber als sehr zuverlässig.

Es ist recht wahrscheinlich, dass Samsung auf seiner Forschungsarbeit aus der Vergangenheit aufbaut. Bereits 2017 ist es Samsung-Entwicklern gelungen, einen induktiven Akku zu entwickeln, der eine um 45 Prozent höhere Lade-Kapazität aufwies und innerhalb von zwölf Minuten voll aufgeladen werden konnte. Der Trick damals, wie heute: Die Elektroden des Galaxy Akkus werden mit einer dünnen Graphen-Schicht überzogen. Dieses Prinzip soll jetzt weiterentwickelt und für eine serienmäßige Produktion an Handy-Akkus vorbereitet werden.

Offizielle Statements zu Produktionsbeginn und technischen Details gibt es von Samsung aber derzeit noch nicht. Bisher ließ der Konzern lediglich verlauten, dass die Forschung vielversprechend verlaufe.

Graphen Akku

Graphen – das neue Wundermaterial

Innerhalb der nächsten zwei Jahre soll es nun also gelingen, aus der Graphen-Grundlagenforschung ein marktfähiges Samsung Galaxy Produkt zu machen. Die beiden wichtigsten Aufgaben für die Forscher sind dabei: Die Kapazität zu steigern, während die Produktionskosten sinken müssen. Einen entscheidenden Vorteil, auch gegenüber den Modellen anderer Hersteller wie dem neuen iPhone 11 von Apple, haben die neuen Samsung-Akkus auf jeden Fall: sie sind sehr temperaturstabil. Gerade in der Hitze der Sommermonate und im tiefsten Winter leisten die künftigen Samsung Handys der Galaxy Reihe auf Basis des Werkstoffs Graphen so deutlich mehr, als Smartphones mit Lithium-Ionen-Akkus.

Was ist Graphen überhaupt?

Graphen ist ein zweidimensionaler Kohlenstoff, der von Natur aus erstaunliche Eigenschaften mitbringt. So ist das Material extrem stabil, äußerst leitfähig und kann in sehr dünnen Schichten verarbeitet werden. Neben den potentiellen Akkus könnten davon auch große 6 Zoll-Handy-Displays künftiger Smartphone-Generationen profitieren. Es wird außerdem überlegt, das neue Wundermaterial als passende Energiequelle für Wearables zu nutzen. Nicht nur Samsung hat daran großes Interesse.

Graphen

Wie funktionieren Graphen–Akkus?

Forscher nutzen die Bewegung der Kohlenstoffatome im Graphen-Material, um damit elektrische Spannung zu erzeugen. Die Vibrationen auf dem atomaren Level erzeugen so viel Energie, dass theoretisch eine Smart Watch oder ein Fitnessarmband unendlich mit Energie versorgt werden kann.

Die Forscher der University of Arkansas haben ursprünglich die Anwendungsmöglichkeit der Energiegewinnung durch Graphen aufgetan; mehr oder weniger durch Zufall. Eigentlich wollten sie nur die natürlichen Bewegungen der Kohlenstoffatome in Graphen beobachten. Die Atome der Kohlenstoffschicht vibrieren als Reaktion auf die Umgebungstemperatur. Dies sorgt dafür, dass Verbindungen mehrerer Kohlenstoffatome sich wie Wellen auf einem Ozean heben und senken. Die wellenartige Bewegung erzeugt Energie, und diese wollen die Forscher bei Samsung Galaxy Modellen als Energiequelle nutzen. Graphen hat aber diverse weitere passende Anwendungsmöglichkeiten, von Leuchtmitteln bis hin zu Wasserfiltern. In den nächsten Jahren wird das Material also in aller Munde sein.

Kohlenstoffatome im Graphen Material

Graphen – Die unendliche Energiequelle?

Zur konkreten Energiegewinnung nutzen die Forscher der University of Arkansas ein Gerät, dass sie den Namen ‚Vibration Energy Harvester‘ gegeben haben. Das System startet mit einem negativ geladenen Graphen-Blatt, das zwischen zwei Elektroden gespannt wird. Wenn Atomgruppen auf dem Blatt sich durch Temperaturveränderung bewegen, wirft das Blatt Wellen. Es berührt dann die obere Elektrode, dabei entsteht eine positive Ladung. Wenn das Graphen-Blatt wieder ‚fällt‘, berührt es die untere Elektrode und erzeugt damit eine entgegen gerichtete Ladung und so weiter.

Die dabei entstehende Energie ist aufgrund der mikroskopischen Begebenheiten ebenfalls sehr klein. Allerdings können die Forscher an einem einzelnen Graphen-Blatt eine Vielzahl von Elektroden anbringen, sodass es ihnen schon gelungen ist genug Energie zu erzeugen, um eine Armbanduhr vollständig zu laden und zu betreiben.

Da die Vibration des Graphen-Blattes niemals aufhört, könnte auf Basis dieser Technologie eine kleine Batterie-Alternative entwickelt werden, die theoretisch niemals leer wird. Derartige Akkus hätten das Potential eines Tages elektronische Geräte in der Größe von Herzschrittmachern, Hörgeräten und anderen Wearables mit Energie zu versorgen. Im nächsten Schritt soll auch mit anderen Materialien in Kombination mit Graphen experimentiert werden.

Energiequelle Graphen

Machen Graphen Smartphone Displays unzerstörbar?

Der Werkstoff Graphen ist nicht nur energieeffizient, sondern auch besonders robust. Zugfester als Stahl, aber auch flexibel, transparent und extrem leitfähig für Strom und Wärme. Ein echtes Allround-Material also. Die Kohlenstoffverbindung wird deshalb aktuell auch gerne schon als neues Supermaterial betitelt. Auch in Deutschland läuft die Forschung an Graphen – am Material der Zukunft – auf Hochtouren.

In Dresden haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik kurz ‚FEP‘, nun bekannt gegeben, wofür sie Graphen in Zukunft alles einsetzen könnten. Zum ersten Mal in der Geschichte der Graphen-Forschung ist es ihnen gelungen funktionstüchtige OLED-Elektroden fürs Handy aus dem neuen Wundermaterial anzufertigen. Diese OLEDs könnten in Zukunft in den Touch-Displays unserer Smartphones verbaut werden. Aufgrund ihrer hohen Flexibilität sind die Graphen-Elektroden dafür quasi prädestiniert. Dann würden unsere Handy-Displays auch nicht mehr zerbrechen, wenn das Smartphone aus der Tasche fällt. Anstelle von Glas würde eine transparente Folie mit Graphen-Beschichtung fürs Handy – wie beispielsweise einem Samsung Galaxy – genügen.

Die Erforschung von Graphen kostet allerdings viel Geld, auch wenn sich die Investitionen nicht erst eines Tages, sondern schon in zwei bis drei Jahren auszahlen sollen. Dann soll es nämlich bereits erste fertige Produkte auf dem Markt geben, heißt es zumindest aus Forschungs-Kreisen und aus der Produktentwicklung von Samsung.

Graphen als Smartphone Display

Quelle: https://www.watson.ch/Wissen/articles/972601291-Wunderwerkstoff-der-Zukunft:-Graphen-ist-biegsam,-d%C3%BCnn-und-superhart

Fazit – Graphen könnte die Handy Zukunft verändern

Bei all den genannten Vorteilen des Materials Graphen ist es nicht überraschend, dass Samsung ein solch reges Interesse an der Erforschung hat und hier Kapazitäten hineinsteckt. Smartphones mit unzerstörbaren Displays und ewig laufenden Handy-Akkus, die sich von selbst aufladen klingt geradezu paradiesisch. Damit dein Smartphone noch solange durchhält, bis die Forschung und die Herstellung der ersten Graphen-Smartphones Realität geworden ist, musst du jedoch entweder über eine sehr gute Handyversicherung nachdenken oder wohl nach ein paar Jahren auf ein neues Handy umsteigen.

yourfone Lese-Tipp zum Thema Akkus: Wie du den Akku deines iPhones selbst tauschen kannst zeigen wir dir hier.


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