Seoul (pte002/04.05.2020/06:05) – Eine in alle Richtungen dehnbare Lithium-Ionen-Batterie haben Forscher am Korea Institute of Science and Technology http://eng.kist.re.kr/kist_eng entwickelt. Sie passt sich an flexible Untergründe wie Haut oder anderes Gewebe an und soll tragbare elektronische Geräte mit Strom versorgen.

Hohe Kapazität realisiert

Die auf Graphen basierenden Elektroden lassen sich wie der Balg eines Akkordeons verformen. Ein ebenso flexibler gelartiger Elektrolyt trennt die Elektroden voneinander. Dazu kommen ein dehnbarer Separator und ein ebenso dehnbares Gehäuse. Jeong Gon Son vom Photo-Electronic Hybrids Research Center und sein Team haben eine Batterie entwickelt, die zudem, bezogen auf ihr Volumen, eine hohe Kapazität aufweist.

Die schnellen technologischen Fortschritte in der Elektronik haben einen stark wachsenden Markt für tragbare Geräte mit hoher Leistung geschaffen. Dazu gehören Fitness-Armbanduhren und Implantate wie Herzschrittmacher. Dieser Fortschritt hat den Bedarf an Batterien schnell ansteigen lassen, vor allem nach flexiblen und dehnbaren Stromspeichern, die sich an menschliche Haut und Organe anpassen.

Wie Balg eines Akkordeons

Laut den Forschern ist es sehr schwer, die Dehnbarkeit einer Batterie sicherzustellen – vor allem wegen der anorganischen Elektroden, die den größten Anteil am Volumen haben und im Normalfall Festkörper sind. Zudem müsse gewährleistet sein, dass der flüssige Elektrolyt nicht austritt. Son und sein Team konzentrierten sich daher auf Strukturen, die dem Balg eines Akkordeons ähneln. Diese verschaffen auch starren Materialien Flexibilität. Sie bestehen aus Graphen und Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Letztere verdrillen sich zu Seilen im Nanometermaßstab. Die Elektroden enthalten also nur starres Material, kein flexibles, gummiartiges.

Die neuartige flexible Batterie erreicht mit einer Kapazität von 5,05 Milliamperestunden pro Quadratzentimeter einen ähnlichen Wert wie ein nicht verformbarer Akku. „Unsere dehnfähige Batterie ist ein Musterbeispiel für die weitere Entwicklung von flexiblen Energiespeichern, wie sie für tragbare und implantierbare elektronische Geräte benötigt werden“, erläutert Son.