Schweizer Forscher präsentieren stark verformbaren Stromspeicher

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von Norman Wittkopf
Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich haben aus weichen Materialien eine Batterie entwickelt, die sich verdrehen, biegen und dehnen lässt, ohne dass die Stromversorgung abbricht. Bis zu einer etwaigen Marktreife soll es aber noch dauern.

Die als Prototyp vorliegende Dünnfilm-Batterie der ETH-Forscher um Professor Markus Niederberger setzt als Grundlage für ihre Flexibilität unter anderem auf ein neues Elektrolyt in Gelform, durch das sich die Lithium-Ionen beim Entladen oder Laden bekanntlich bewegen müssen. Die vom chinesischen Doktoranden Xi Chen entwickelte Zusammensetzung soll umweltfreundlicher sein als bisherige Elektrolytflüssigkeiten und im Gegensatz dazu auch nicht giftig und brennbar sein, da sie auf Wasser basiert.

Demnach ist im Gel in hoher Konzentration ein Lithiumsalz eingebracht, das nicht nur die Wanderung der Lithiumionen zwischen Kathode und Anode während des Ladens und Entladens ermöglicht, sondern auch die elektrochemische Zersetzung des Wassers verhindert. Der gestapelte Aufbau der neuartigen Batterie orientiert sich dabei an kommerziellen Akkus, wobei aber erstmals auf ausschliesslich versatile Bauteile gesetzt wurde, um die Batterie als Ganzes biegsam und dehnbar zu halten.

Die beiden Stromsammler für die Anode und die Kathode bestehen derweil aus einem dehnbaren Kunststoff, der elektrisch leitenden Kohlenstoff enthält und zugleich die Außenhülle darstellt. Auf die Innenseite des Kunststoffs trugen die Forscher eine dünne Schicht aus winzigen Silberflocken auf, die durch ihre “dachziegelartige Anordnung” den Kontakt zueinander nicht verlieren sollen – auch dann nicht, wenn der Kunststoff stark gedehnt wird. Sollten die Silberflocken dennoch den Kontakt zueinander verlieren, soll der elektrische Strom durch den kohlenstoffhaltigen Kunststoff fließen, wenn auch schwächer.

Mithilfe einer Maske sprühten man dann Anoden- und Kathoden-Pulver in einem genau begrenzten Bereich auf die Silberschicht. Separiert durch eine Trennschicht legten die Wissenschaftler schliesslich die beiden Stromsammler mit den aufgebrachten Elektroden aufeinander und füllten die Lücke im Rahmen mit Elektrolytgel. Für den Prototyp wurden die verschiedenen Bestandteile mit Klebstoff zusammengefasst, wobei für den kommerziellen Einsatz noch eine andere Lösung gefunden werden müsste, die langfristig dicht hält.






Akku-Technik: Schweizer Forscher präsentieren stark verformbaren Stromspeicher (1)



Akku-Technik: Schweizer Forscher präsentieren stark verformbaren Stromspeicher (1)

Quelle: ethz.ch





Als Einsatzgebiet sehen die Forscher verschiedene Anwendungsbereiche, in denen es etwa einen Vorteil zu starren Lithium-Ionen-Akkus gibt, wie beispielweise bei biegsamen Smartphones oder in mit Elektronik versehenen Textilien. Allerdings bedürfe es noch weiterer Forschung, um die versatile Batterie zu optimieren, bevor an eine Kommerzialisierung zu denken sei, etwa hinsichtlich einer höheren Beladung mit Elektrodenmaterial.

Quelle: ethz.ch

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