14 August 2007

Forschung: Flexible Batterien mit Zellulose

Stromspeicher für Medizintechnik?

Eine Batterie, die zu rund 90 Prozent aus Cellulose besteht, haben Forscher am Rensselaer Polytechnic Institute in den U.S.A. entwickelt. Sie kann gerollt, gebogen, gefaltet oder geschnitten werden, ohne seine Funktion einzubüßen. Mögliche Anwendungsgebiete sehen die Forscher für medizinische Geräte wie Herzschrittmacher oder implantierte kleine Messgeräte. Für die Erzeugung marktfähiger Produkte fehlt allerdings noch ein preisgünstiges Produktionsverfahren.

Seine elektrischen Eigenschaften verdankt das entwickelte Material eingearbeiteten Kohlenstoffnanoröhrchen (CNT) – mikroskopisch kleinen röhrenförmigen Gebilden aus Kohlenstoff – und flüssigen Salzen. Auch konnten die Wissenschaftler in das Papier extrem leistungsfähige Kondensatoren integrieren, die elektrische Energie effizient speichern können.

Die in einer Ebene in die Cellulose eingebetteten Kohlenstoffnanoröhrchen färben das Papier tiefschwarz. In der Celluloseschicht enthalten ist zudem eine ionische Flüssigkeit, ein flüssiges Salz, das selbst bei Minusgraden nicht fest wird. Diese Verbindung dient als Elektrolyt und lässt eine elektrische Spannung zwischen den Kohlenstoffnanoröhren auf der einen Seite und einer Lithium-Elektrode auf der anderen Seite entstehen. So kann das Papier als hauchdünne Stromquelle dienen. Auch andere Materialien wie Blut, Schweiß oder Urin testeten die Forscher als Elektrolyten. Ziel der Entwickler ist es, die elektrisch aktiven Elemente auf das Papier zu drucken wie beim Druck einer Zeitung.

Mit einem ähnlichen Produktionsverfahren gelang den Forschern zudem die Herstellung sogenannter Supercaps. Diese sehr leistungsfähigen Kondensatoren können elektrische Energie nahezu ohne Verluste speichern und bei Bedarf wieder abgeben. In den papierdünnen Supercaps kommt nicht eine Schicht Kohlenstoffnanoröhrchen zum Einsatz, sondern gleich zwei davon. Laut der Forscher lassen sich die Supercaps auch in Kombination mit der Papierbatterie herstellen und könnten so als vielseitige Stromquelle dienen, die sowohl langfristig Energie liefern als auch kurzfristig größere Mengen Strom zur Verfügung stellen kann.

(Vgl. Meldung vom 2007-04-14.)

Source: wissenschaft.de, 2007-08-14.

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