Stanford-Forscher entwickelten eine weiche und dehnbare Batterie

Überall ist Elektronik: In Smartphone oder Wearables, in (Hand-)Taschen und Portemonnaies und immer öfter auch auf der Haut oder direkt in die Kleidung genäht. Neben flexiblen Bildschirmen könnten nun flexible Batterien die Anwendungsmöglichkeiten vervielfachen.

Die Einführung tragbarer Elektronik wurde bisher durch die Notwendigkeit begrenzt, die Energie aus sperrigen, starren Batterien zu gewinnen, die den Komfort verringern und durch auslaufende oder brennbare Chemikalien ein Sicherheitsrisiko darstellen können.

Jetzt haben Stanford-Forscher eine weiche und dehnbare Batterie entwickelt, die auf einer speziellen Art von Kunststoff beruht, um Strom sicherer zu speichern als die brennbaren Stoffe, die in herkömmlichen Batterien verwendet werden.

Flexible Batterien, die sich so „dehnen und biegen können wie unser Körper“

„Bis jetzt hatten wir keine Energiequelle, die sich so dehnen und biegen konnte, wie es unser Körper tut“, sagte der Chemieingenieur Zhenan Bao von der Stanford University. Das war der Grund, warum man bislang keine Elektronik entwerfen konnte, „die von den Menschen bequem getragen werden kann.“ Gemeinsam mit dem Materialwissenschaftler Yi Cui entwickelt er die neuartige Batterie. Ihre Ergebnisse stellten Sie in der Ausgabe vom 26. November der Zeitschrift „Nature Communications“ vor.

Die Verwendung von Kunststoffen oder Polymeren in Batterien ist nicht neu. Seit einiger Zeit werden in Lithium-Ionen-Batterien Polymere als Elektrolyte verwendet, um den Transport negativ geladener Teilchen innerhalb der Batterie zu gewährleisten. Bis jetzt waren diese Polymerelektrolyte jedoch fließfähige Gele, die in einigen Fällen auslaufen oder in Flammen aufgehen konnten.

Um solche Risiken zu vermeiden, haben die Stanford-Forscher ein Polymer entwickelt, das fest und dehnbar ist, nicht klebrig und potenziell undicht, aber dennoch eine elektrische Ladung zwischen den Polen der Batterie trägt. In Labortests hielt die Versuchsbatterie eine konstante Leistungsabgabe aufrecht, selbst wenn sie gequetscht, gefaltet und auf fast das Doppelte ihrer ursprünglichen Länge gedehnt wurde.

Konstante Leistungsabgabe trotz Biegen und Dehnen (Video: Bao Lab, Stanford Engineering)

Der Prototyp ist daumennagelgroß und speichert etwa halb so viel Energie wie eine herkömmliche Batterie vergleichbarer Größe. Der Doktorand David Mackanic sagte, dass das Team daran arbeitet, die Energiedichte der dehnbaren Batterie zu erhöhen. Ziel sei es außerdem, größere Versionen des Geräts zu bauen und zukünftige Experimente durchzuführen, um die Leistung außerhalb des Labors zu demonstrieren.

Eine mögliche Anwendung für ein solches Gerät wäre die Versorgung von dehnbaren Sensoren, die auf der Haut haften, um die Herzfrequenz und andere Vitalparameter als Teil der BodyNet-Technologie zu überwachen, die in Baos Labor entwickelt wird. Ob der neuen Batterietechnik Grenzen bezüglich Größe und Leistungsfähigkeit gesetzt sind, ist bislang nicht bekannt. (SE/ts)