>Wissenschaftler des Laboratory of Organic Electronics der Linköping University haben ein Zahnpasta-artiges Material entwickelt, um damit Batterien in beliebiger Form herstellen zu können – auch mit dem 3D-Drucker. Die Technik könnte dazu verwendet werden, um Batterien für Geräte herzustellen, die dann keine Designbeschränkungen mehr haben.

"Batterien sind der größte Bestandteil der gesamten Elektronik. Heute sind sie massiv und ziemlich sperrig. Aber mit einer weichen und anpassungsfähigen Batterie gibt es keine Designeinschränkungen. Sie kann auf ganz andere Weise in die Elektronik integriert und an den Benutzer angepasst werden", sagt Aiman Rahmanudin, einer der beteiligten Wissenschaftler des Batterie-Projektes des Laboratory of Organic Electronics. Ihm und seinen Kollegen ist es gelungen, eine Batterie herzustellen, die die Textur von Zahnpasta hat, wie die Forscher in der Studie "Make it flow from solid to liquid: Redox-active electrofluids for intrinsically stretchable batteries" schreiben, die in Science Advances erschienen ist. Dadurch kann das schwarze Material auch mit einem 3D-Drucker verarbeitet werden und in beliebige Formen gebracht werden.

Herstellungsversuche formbarer Batterien

Bisherige Versuche, eine weiche, verformbare Batterie herzustellen, basierten darauf, vorhandene Batterietechnik mechanisch so zu verändern, dass sie sich dehnen lässt. Dazu nutzten Wissenschaftler etwa formbare Verbundmaterialien oder Verbindungen, die aufeinander gleiten können. Obwohl es hierbei vielversprechende Ansätze gab, war ein Problem damit noch nicht hinreichend gelöst. Denn große Batterien mit höherer Kapazität enthalten mehr aktive Materialien, verfügen über dickere Elektroden und haben entsprechend eine höhere Steifigkeit.

Der Versuch, flüssige Elektroden, etwa aus Gallium, einzusetzen, scheiterte. Das Material taugt lediglich als Anode, da es während des Auf- und Entladens von einem flüssigen in einen festen Zustand wechseln kann. Zudem wurden für den Bau solcher Batterien Materialien benötigt, die selten sind und deren Abbau und Verarbeitung die Umwelt stark belasten.

"Abfallprodukte" für die Batterieherstellung

Die Forscher der Lingköping University verwenden stattdessen leitfähige Kunststoffe, sogenannte konjugierte Polymere, sowie Lignin, ein Nebenprodukt aus der Papierherstellung. Diese Materialien sind "im Überfluss" vorhanden und sind, weil sie ohnehin anfallen, auch noch nachhaltig.

Die Eigenschaften der daraus hergestellten Batterie sind ungewöhnlich: Sie lässt sich bis auf die doppelte Länge ausdehnen, ohne dabei an Funktion einzubüßen. Auch könne sie 500-mal geladen und entladen werden, ohne dass das zu einem Leistungsverlust führt, schreiben die Forscher.

Einschränkungen hat die Batterie noch bei der Höhe der ausgegebenen elektrischen Spannung. Die liegt derzeit bei nur 0,9 Volt. Die Forscher suchen nun nach Möglichkeiten, die Spannung zu erhöhen. Dazu wollen sie andere chemischen Verbindungen prüfen. Eine Option sei etwa die Verwendung von Zink und Mangan, die beide ebenfalls vielfach verfügbar sind.