Flexible Batterie lässt sich biegen und falten

Wissenschaftler des Changchun Institute of Applied Chemistry in China haben eine neue Batterie entwickelt, die sich leicht biegen, rollen und sogar zusammenfalten lässt. Für die technologische Umsetzung ihrer Erfindung ließen sich die findigen Forscher von der traditionellen chinesischen Kalligrafie inspirieren und griffen für den Bau eines ersten Prototypen auf eine Kathode aus Tintenpapier zurück, um die in herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus verbauten Kohlenstoffmaterialen zu ersetzen. Der Ansatz soll mithelfen, die Produktion von flexiblen Elektronikgeräten wie etwa Handys oder Tablets voranzutreiben.

Tinte auf Papier als Kathode – Der Hauptbestandteil von schwarzer Tinte, die in der traditionellen Kalligrafie zum Zeichnen und Malen verwendet wird, ist Kohlenstoff. Ein damit beschriebenes Papier ist porös, dünn, flexibel, leicht und kostengünstig, so Xinbo Zhang, verantwortlicher Projektleiter am Changchun Institute of Applied Chemistry, einem Forschungsarm der Chinese Academy of Sciences. Die Schlussfolgerung der Forscher wäre deshalb nur logisch: Tinte auf Papier kann in sehr einfacher Art und Weise als Kathode zum Bau einer Lithium-Luft-Batterie eingesetzt werden.

Diese funktioniert normalerweise über eine Lithium-Anode und eine Kathode, die typischerweise aus einem porösen Kohlenstoffmaterial hergestellt wird, die Luft in die Batterie eindringen lässt. Durch die chemische Reaktion des Lithiums mit dem Sauerstoff aus der Luft wird Elektrizität erzeugt. Beim Wiederaufladen kehrt sich dieser Prozess um. Aufgrund der ultra-hohen theoretischen Energiedichte dieser Batterien sind sie einer der heißesten Anwärter für die künftige Produktion von flexiblen Elektronikgeräten.

Dass die weltweite Nachfrage nach Elektronikbauteilen, die sich in alle möglichen Formen verbiegen lassen, ansteigt, ist mittlerweile kein Geheimnis mehr. Schließlich könnten dadurch die Hersteller völlig neue Produktionsmöglichkeiten erhalten, die auch flexible Geräte wie Smartphones, Tablets oder Fernseher Realität werden lassen könnten. Entsprechende Ansätze wie der von biegbaren OLED-Displays für Armbanduhren existieren bereits seit geraumer Zeit.

Der innovative Tinten-Akku, an dem Zhang und sein Team arbeiten, kommt dabei schon jetzt beinahe an die Leistung einer aktuellen Lithium-Ionen-Batterie heran und überlebt dem Wissenschaftler zufolge bis zu 1000 Ladungszyklen. In Zukunft werden sich die Forscher darauf konzentrieren, eine leichte flexible Beschichtung für ihre Batterien zu finden, die sie vor Korrosion schützen kann.

http://english.ciac.cas.cn

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