In Staubkorngröße

Forscher präsentieren den winzigsten Akku der Welt

Elektronik
21.02.2022 13:01

Forscher der Technischen Universität Chemnitz in Deutschland haben die kleinste Batterie der Welt enthüllt. Sie ist so winzig, dass sie in Elektronik in Staubkorngröße integriert werden kann, beispielsweise in biokompatible Sensorchips im menschlichen Körper.

Die wiederaufladbare Batterie von Minshen Zhu und Oliver G. Schmidt erinnere in ihrem Aufbau an eine Biskuitroulade, heißt es in einer Aussendung der TU Chemnitz. Statt aus Teig und Marmelade besteht die Batterie-Roulade allerdings aus Stromkollektoren und Elektrodenstreifen aus polymeren, metallischen und dielektrischen Materialien auf einer Wafer-Oberfläche.

Größenvergleich: Der Mikro-Akku ist kleiner als ein Salzkorn. (Bild: TU Chemnitz/Leibniz IFW Dresden)
Größenvergleich: Der Mikro-Akku ist kleiner als ein Salzkorn.

100 Mikrowattstunden pro Quadratzentimeter
Die einzelnen Komponenten rollen sich von selbst zusammen und erzeugen so eine „selbst gewickelte Zylinder-Mikrobatterie“, erklären die Forscher. Die Batterie kann einen Quadratmillimeter klein sein, die Energiedichte beziffern die Forscher mit 100 Mikrowattstunden pro Quadratzentimeter.

Die Batterie könnte in winzige Mikrochips („Smart Dust“) integriert werden. Diese könnten beispielsweise in biokompatiblen Sensoren im Körper zum Einsatz kommen, erklären die Forscher im Journal „Advanced Energy Materials“. Denkbar wären Sensoren, die Vitaldaten wie den Sauerstoffgehalt im Blut, Heilungsprozesse oder Organfunktionen überwachen.

Interessante Alternative zum Energie-„Harvesting“
Bisher setzten „Smart Dust“-Sensoren eher auf „Harvesting“, erzeugten also mithilfe winziger Generatoren Strom aus Wärme, Licht oder Vibration. Solche Systeme seien allerdings nicht überall einsetzbar, weshalb die Mikrobatterie - sie soll die Chips bis zu 10 Stunden mit Strom versorgen - neue Einsatzmöglichkeiten eröffne, zeigen sich die Forscher zuversichtlich.

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Es gibt noch ein riesiges Optimierungspotential für diese Technologie, somit ist in Zukunft noch mit deutlich stärkeren Mikro-Akkus zu rechnen.

Forschungsleiter Oliver G. Schmidt

Die Energiespeicherleistung im Sub-Quadratmillimeter-Bereich sei „ermutigend“, sagt Zhu. Forschungsleiter Schmidt fügt hinzu: „Es gibt noch ein riesiges Optimierungspotential für diese Technologie, somit ist in Zukunft noch mit deutlich stärkeren Mikro-Akkus zu rechnen.“

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