So, 19. November 2017

Dünn und flexibel

18.09.2014 09:14

Forscher entwickeln ausdruckbare Folien-Batterie

Deutsche Forscher haben den Prototyp einer dünnen und extrem flexiblen Folien-Batterie entwickelt, die mit einem Tintenstrahl- oder Siebdrucker ausgedruckt werden kann. Noch enthält sie Metalle, doch schon in naher Zukunft soll sie vollständig aus innovativen Kunststoffen aufgebaut sein, berichten Wissenschaftler der Universität Jena.

Auf den ersten Blick sehen sie aus wie ein Stickerbogen aus dem Schreibwarengeschäft, nur nicht ganz so bunt. Doch die kleinen rechteckigen Objekte (Bild), die sich mit dem Finger aus dem Bogen herausdrücken lassen, sind Prototypen, gedruckt mit einem Siebdrucker - ultradünn und flexibel.

Auf dem Weg zum "grünen" Energiespeicher
"Batterien auf der Basis von Polymeren, sogenannte organische Radikalbatterien, sind risikoarm und nachhaltig, denn sie enthalten keine umweltschädlichen oder selten vorkommenden Metalle und metallische Verbindungen in den Elektroden, wie etwa Lithium oder Kobalt", sagt Martin Hager vom Zentrum für Energie und Umweltchemie an der Universität Jena. Das Konzept der druckbaren Batterien aus organischen Rohstoffen schließe "eine wichtige Lücke hin zu einer vollständig regenerativen Energieversorgung", betont der Forscher. Denn, so Hager, bisher gebe es zwar "grüne" Technologien zur Energiegewinnung, aber keine "grünen" Energiespeicher.

Zur Speicherung der elektrischen Energie werden in den druckbaren Kunststoffbatterien unter anderem sogenannte stabile Radikale eingesetzt – das sind Moleküle, die mindestens ein ungepaartes Elektron enthalten. Die Polymere fungieren dabei als eine Art Rückgrat, an dem die Radikale als Aktiveinheiten wie an einer Perlenkette hängen. Hinzu kommen leitfähige Zusätze, wie etwa Graphit oder Nanofasern, sowie ein Bindemittel.

Für die Massenproduktion geeignet
Auch für die industrielle Massenproduktion ist die Herstellungsmethode geeignet, denn die leitfähigen Polymere lassen sich als Paste oder flüssige "Tinte" mittels eines Sieb- oder Tintenstrahldruckers innerhalb nur weniger Minuten herstellen. "Mit dem Tintenstrahldruck können wir die Form der Batterie entsprechend ihrer Anwendung maßschneidern, während sich mit dem Siebdruck dickere und damit leistungsfähigere Batterien herstellen lassen", erklärt Hager.

Die Kapazität der hauchdünnen Kunststoffbatterien ist zwar deutlich geringer als die von konventionellen, metallhaltigen Akkus, für viele Anwendungen sei das aber ausreichend, so die Forscher. Etwa für Leuchtdioden oder intelligente Verpackungen, die anzeigen, ob das Mindesthaltbarkeitsdatum bereits überschritten oder die Kühlkette unterbrochen wurde. Zudem lassen sich die Batterien innerhalb weniger Minuten wieder aufladen – und das bis zu 1.000 Mal.

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