Wissenschaftler der Universität Linköping in Schweden haben einem Artikel zu Folge eine neuartige Batterie entwickelt, die sich durch eine zähe, pastenartige Konsistenz auszeichnet. Diese Eigenschaft erlaubt es, sie in nahezu jede Form zu bringen – ein bedeutender Fortschritt für Anwendungen in tragbaren Geräten, weicher Robotik und medizinischer Technologie. Die flexible Beschaffenheit der Batterie prädestiniert sie außerdem für den Einsatz im 3D-Druck.
Herausforderung bisheriger flexibler Batterien
Bisherige Versuche, dehnbare Batterien herzustellen, basierten zumeist auf gummiartigen Verbundwerkstoffen oder mechanisch verschiebbaren Kontakten. Diese Ansätze führten jedoch zu einem Problem: Mit zunehmender Batteriekapazität – also einer größeren Menge an aktiven Materialien – stieg auch die Steifigkeit der Elektroden. Dies schränkte ihre Einsatzmöglichkeiten insbesondere bei tragbaren oder flexiblen Geräten erheblich ein.
Neue Materialien für mehr Flexibilität
Das Team um Aiman Rahmanudin und Mohsen Mohammadi setzte deshalb auf eine andere Materialbasis. Die entwickelte Batterie besteht aus leitfähigen Polymeren und Lignin – einem organischen Nebenprodukt aus der Papierherstellung, das in großen Mengen verfügbar und nachhaltig ist. „Wir haben das Problem gelöst und zeigen als Erste, dass Kapazität unabhängig von der Steifigkeit sein kann“, erklärt Rahmanudin. Die Textur der Batterie erinnert an Zahnpasta und ermöglicht eine Formgebung etwa mittels 3D-Druck.
Nachhaltigkeit und Wiederverwendbarkeit
Neben der Flexibilität ist auch der ökologische Aspekt hervorzuheben. Während viele konventionelle flexible Batterien auf seltene oder umweltschädliche Materialien zurückgreifen, nutzen die schwedischen Forscher leicht verfügbare Rohstoffe. „Da die Materialien konjugierte Polymere und Lignin sind, sind die Ausgangsstoffe reichlich vorhanden“, so Projektleiter Mohammadi.
Der Prototyp der formbaren Batterie wurde bereits erfolgreich getestet. Er lässt sich auf das Doppelte seiner Länge dehnen und kann über 500 Lade- und Entladezyklen durchlaufen, ohne nennenswerte Leistungseinbußen.
Grenzen und Ausblick
Noch steckt die Technologie in den Kinderschuhen: Der aktuelle Prototyp liefert nur eine Spannung von 1 Volt, was weniger als 8 % der Spannung einer herkömmlichen Autobatterie entspricht. Dennoch sehen die Forscher großes Potenzial in der weiteren Entwicklung, insbesondere durch die Integration gebräuchlicher Metalle wie Zink oder Mangan zur Steigerung der Spannung.
Die Forschungsarbeiten wurden im Fachjournal Science veröffentlicht und könnten einen neuen Weg für die Integration von Energiespeichern in additive Fertigungsprozesse ebnen. Die Fähigkeit, Batterien direkt in beliebige Formen zu drucken, bietet Perspektiven für neue Gerätegenerationen mit bislang nicht realisierbaren Designs.
