Digital
Wir verwenden Cookies und Analysetools, um die Nutzerfreundlichkeit der Internetseite zu verbessern und passende Werbung von watson und unseren Werbepartnern anzuzeigen. Weitere Infos findest Du in unserer Datenschutzerklärung.

ETH-Forscher stellen biegsamen Akku her – für Smart-Kleider und Handys

Der in Zürich entwickelte Prototyp soll der erste sein, der so konsequent ausschliesslich auf flexible Komponenten setzt.



Smartphones und Tablets mit Bildschirmen zum Zusammenrollen? Dafür braucht es auch flexible Batterien. ETH-Forschende stellen nun einen Prototyp vor, der erstmals komplett aus dehnbaren Komponenten besteht.

Zusammenrollbare Elektronik oder auch smarte Kleidung mit Sensoren, die Körperfunktionen messen – solche Anwendungen brauchen auch eine Energiequelle, die das Knautschen, Dehnen und Rollen mitmacht. Die handelsüblichen Lithiumionenbatterien sind aber starr und schwer und eignen sich deshalb kaum für flexible Elektronik.

Forscherinnen und Forscher um Markus Niederberger von der ETH Zürich stellen nun einen Prototyp einer flexiblen Dünnfilm-Batterie vor. Trotz Verbiegen und Verdrehen reisst die Stromversorgung nicht ab, wie die ETH am Dienstag mitteilte. Den Prototyp stellen die Forschenden im Fachblatt «Advanced Materials» vor.

Sandwich aus flexiblen Bauteilen

Der Sandwich-Aufbau der neuen Batterie orientiert sich an kommerziellen Akkus, allerdings setzten die Forschenden ausschliesslich bieg- und dehnbare Komponenten ein. Aussen liegen die Stromsammler für Anode und Kathode, die zugleich als Hülle dienen. Sie bestehen aus einem dehnbaren Kunststoff, der elektrisch leitenden Kohlenstoff enthält, schrieb die ETH.

Auf der Innenseite der Stromsammler befindet sich eine dünne Schicht aus winzigen Silberflocken, die einander wie Dachziegel überlappen. Dadurch verlieren sie auch bei Dehnung den Kontakt nicht und garantieren die Leitfähigkeit, auch wenn der Stromsammler stark auseinandergezogen wird. Selbst wenn sie den Kontakt verlieren, fliesst der Strom noch durch den kohlenstoffhaltigen Kunststoff, allerdings schwächer.

In begrenzte Bereiche der Silberschicht sprühten die Forschenden Anodenpulver aus Vanadiumoxid, beziehungsweise Kathodenpulver aus Lithiummanganoxid.

Bild

Eine handgemachte Metallmaske und der Airbrush-Sprühbeschichter. screenshot:

Das Kernstück der Batterie liegt in der Mitte des «Sandwichs»: Der Elektrolyt, durch den die Lithiumionen beim Ent- oder Aufladen der Batterie wandern müssen, besteht aus einem Hydrogel. Darin befindet sich ein Lithiumsalz in hoher Konzentration.

«Elektrolytflüssigkeiten in heutigen Batterien sind giftig und brennbar», erklärte Niederberger. Nicht so beim neuen Elektrolyt, den sein Doktorand Xi Chen entwickelt hat. Er basiert auf Wasser. Das Lithiumsalz im Gel ermöglicht die Ionenwanderung und verhindert die elektrochemische Zersetzung des Wassers.

Bis zur Kommerzialisierung müssen die Forschenden die Batterie allerdings noch optimieren und weiterentwickeln, beispielsweise um die Beladung mit Elektrodenmaterial zu erhöhen und die einzelnen Schichten langfristig dicht miteinander zu verbinden. Sollte sich die Batterie bis zur Marktreife bringen lassen, sehen Niederberger und sein Team zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, von rollbaren Displays bis zu smarten Textilien.

Auch in anderen Forschungsgruppen weltweit wird rege an biegsamen Batterien geforscht. Laut Niederberger ist der nun vorgestellte Prototyp jedoch der erste, der so konsequent ausschliesslich auf flexible Komponenten setzt.

Abstract zur wissenschaftlichen Arbeit: Fully Integrated Design of a Stretchable Solid‐State Lithium‐Ion Full Battery (September 2019)

DANKE FÜR DIE ♥

Da du bis hierhin gescrollt hast, gehen wir davon aus, dass dir unser journalistisches Angebot gefällt. Wie du vielleicht weisst, haben wir uns kürzlich entschieden, bei watson keine Login-Pflicht einzuführen. Auch Bezahlschranken wird es bei uns keine geben. Wir möchten möglichst keine Hürden für den Zugang zu watson schaffen, weil wir glauben, es sollten sich in einer Demokratie alle jederzeit und einfach mit Informationen versorgen können. Falls du uns dennoch mit einem kleinen Betrag unterstützen willst, dann tu das doch hier.

Würdest du gerne watson und Journalismus unterstützen?

(Du wirst zu stripe.com umgeleitet um die Zahlung abzuschliessen)

Oder unterstütze uns mit deinem Wunschbetrag per Banküberweisung.

Nicht mehr anzeigen

Die Evolution des Computers

Wir haben veganes Poulet von der ETH gegessen

Das könnte dich auch noch interessieren:

Abonniere unseren Newsletter

0
Bubble Weil wir die Kommentar-Debatten weiterhin persönlich moderieren möchten, sehen wir uns gezwungen, die Kommentarfunktion 48 Stunden nach Publikation einer Story zu schliessen. Vielen Dank für dein Verständnis!
0Alle Kommentare anzeigen

Diese Schäden kann das Coronavirus im Körper anrichten – und diese Langzeitfolgen drohen

SARS-CoV-2 befällt vornehmlich die Atemwege und die Lunge. Aber die Infektion kann auch andere Organe angreifen. Welche Spätfolgen sie haben kann, ist derzeit noch schwierig abzuschätzen.

Covid-19, die vom Coronavirus SARS-CoV-2 verursachte Lungenkrankheit, verläuft meistens mild – die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt den Anteil der milden Verläufe auf rund 80 Prozent aller Fälle. Bei schweren Verläufen befällt das Virus nach den oberen Atemwegen auch die Lunge. Und oft bleibt es nicht dabei: Mittlerweile weiss man, dass auch andere Organe – vornehmlich Nieren, Herz oder Blutgefässe – geschädigt werden können. Ärzte bezeichnen den Erreger deshalb auch als …

Artikel lesen
Link zum Artikel