Dehnbarer Lithium-Ionen-Akku 30.03.2022, 07:00 Uhr

Diese Batterie lässt sich auf Kleidung drucken

Ein koreanisches Forscherteam hat eine neuartige Lithium-Ionen-Batterie entwickelt. Sie bringt spannende Eigenschaften mit sich und können unter anderem das Thema Wearables kräftig vorantreiben. Der erste Praxistest ist vielversprechend verlaufen.

Druckbare Batterie

Diese Illustration zeigt das Prinzip des druckbaren Akkus anhand eines Ärmels.

Foto: KIST

Die Weiterentwicklung der digitalen Welt ist abhängig von der Stromversorgung, genauer von Batterien. Beim Begriff „Batterien“ denken viele Menschen immer noch an kleine, feste Rollen, die in die entsprechenden Plastikfächer von Elektrogeräten geschoben werden. Ingenieurinnen und Ingenieure wissen hingegen, dass es längst handliche Energiespeicher in Formen und Größen gibt, die früher unvorstellbar waren. Trotzdem können die vorhandenen Lithium-Ionen-Akkus bei Weitem nicht allen gewünschten Anwendungen gerecht werden.

Ein gutes Beispiel ist intelligente Kleidung. Sie ist auf der einen Seite im Freizeitbereich für Sportler interessant, auf der anderen Seite könnte sie im Feld der Medizin ein großes Potenzial entfalten. T-Shirts, die über integrierte Sensoren die Herzfrequenz oder sogar die Blutzuckerwerte des Trägers erfassen, würden es Ärztinnen und Ärzten ermöglich, Therapien exakter auf die Patientinnen und Patienten abzustimmen und Medikamente besser zu dosieren. Die smarte Kleidung könnte sogar Verhaltenstipp weitergeben, um beispielsweise einen zu hohen Puls zu regulieren. Zudem könnte sie wichtige Daten für die Diagnostik sammeln. Möglich ist das alles bereits, zumindest in der Theorie. Praktisch ist es oftmals die mangelhafte Energieversorgung, die dazu führt, dass interessante Pilotprojekte nicht in der Fläche ankommen. Das könnte sich jetzt ändern. Denn Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Korea haben einen neuartigen Lithium-Ionen-Akku vorgestellt. Seine Eigenschaften überraschen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadt Eschborn-Firmenlogo
Ingenieur als Leitung für das Sachgebiet Tiefbau (w/m/d) Stadt Eschborn
Eschborn Zum Job 
Lufthansa Technik AG-Firmenlogo
Projektingenieur f. elektrische Betriebsmittel und Anlagen (m/w/divers) Lufthansa Technik AG
Hamburg Zum Job 
Lufthansa Technik AG-Firmenlogo
Projektingenieur für Werkzeugmaschinen (m/w/divers) Lufthansa Technik AG
Hamburg Zum Job 
SachsenNetze HS.HD GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in Systemführung Strom SachsenNetze HS.HD GmbH
Dresden Zum Job 
Deutscher Wetterdienst (DWD)-Firmenlogo
Informatikerin/Informatiker (m/w/d), Diplom-Ingenieurin/Diplom-Ingenieur (m/w/d) oder Meteorologin/Meteorologe (m/w/d) (FH-Diplom/Bachelor) für die Einführung und Weiterentwicklung der Fernerkundungssysteme, Schwerpunkt Softwarebereich Deutscher Wetterdienst (DWD)
Hamburg-Sasel Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieurinnen oder Projektingenieure Hochbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
Friedrichshafen-Firmenlogo
Ingenieurin/Ingenieur im Sachgebiet Betrieb von Verkehrsanlagen (m/w/d) Friedrichshafen
Friedrichshafen Zum Job 
Qair Deutschland GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur / Projekttechniker (m/w/d) Qair Deutschland GmbH
München Zum Job 
EFS Gesellschaft für Hebe- und Handhabungstechnik mbH-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur (m/w/d) Automatisierungstechnik im Bereich Sondermaschinenbau EFS Gesellschaft für Hebe- und Handhabungstechnik mbH
Nordheim Zum Job 
NSM MAGNETTECHNIK GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur/ -techniker (m/w/d) im Geschäftsbereich Fördersysteme NSM MAGNETTECHNIK GmbH
Landtag Mecklenburg-Vorpommern-Firmenlogo
Sachbearbeiterin oder Sachbearbeiter für Elektrotechnik (m/w/d) Landtag Mecklenburg-Vorpommern
Schwerin Zum Job 
Alimak Group Deutschland GmbH-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) im technischen Vertriebsaußendienst Alimak Group Deutschland GmbH
Mammendorf Zum Job 
BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V.-Firmenlogo
Referent (w/m/d) Energieeffizienz und elektrotechnische Gebäudeinfrastruktur BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e. V.
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Architekt / Bautechniker als Mitarbeiter (w/m/d) im Bereich Planung Hochbauprojekte Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur / Projektingenieur (w/m/d) für die Projektleitung im Brückenbau Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
EFS Gesellschaft für Hebe- und Handhabungstechnik mbH-Firmenlogo
Konstruktionsingenieur (m/w/d) im Bereich Handhabungstechnik Sondermaschinenbau (Ingenieur Maschinenbau/Konstruktion) EFS Gesellschaft für Hebe- und Handhabungstechnik mbH
Nordheim Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur für Brückenbau / Tunnelbau / Ingenieurbau (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
München Zum Job 
Fritsch Bakery Technologies GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) Mechanische Konstruktion Fritsch Bakery Technologies GmbH & Co. KG
Markt Einersheim Zum Job 
Fritsch Bakery Technologies GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Programmierer / Softwareentwickler (m/w/d) - Automatisierung für Siemens Fritsch Bakery Technologies GmbH & Co. KG
Kitzingen Zum Job 
J. Rettenmaier & Söhne GmbH + Co KG-Firmenlogo
Betriebsingenieur (m/w/d) J. Rettenmaier & Söhne GmbH + Co KG
Rosenberg bei Ellwangen Zum Job 

Denkende T-Shirts: Das leisten Wearables der nächsten Generation

Lithium-Ionen-Akku ist mechanisch sehr flexibel

Das Forscherteam unter der Leitung von Dr. Jeong Gon Son vom Soft Hybrid Materials Research Center des Korea Institute of Science and Technology (KIST) hat einen Lithium-Ionen-Akku entwickelt, bei dem alle verwendeten Materialien dehnbar sind und auf Kleidung gedruckt werden können. Tragbar wird die neue Batterie aber vor allem durch ihre mechanische Flexibilität – sie lässt sich problemlos dehnen und fühlt sich dabei nach Angaben der Forschenden angenehm an.

Damit wäre ein großer Nachteil herkömmlicher Batterien beseitigt: ihre harte anorganische Elektrode. Sie nimmt normalerweise den größten Teil des Akku-Volumens ein. Dehnbarkeit gehört in der Regel nicht zu ihren Eigenschaften. Eine weitere Schwierigkeit sind die flüssigen Elektrolyten, die nicht auslaufen dürfen.

Leitfähige Tinte ermöglicht den Elektronentransfer

Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern stand das Ziel klar vor Augen. Deswegen schlossen sie von vornherein Materialien aus, die zwar dehnbar sind, aber keine Energie speichern, etwa Gummi. Stattdessen entwickelten sie ein neues organisches Gelmaterial. Es ist weich, dehnbar und ist auf Grundlage des vorhandenen Bindematerials entstanden. Es hält die aktiven Elektrodenmaterialien an ihrem Platz und erleichtert die Übertragung von Ionen. Im nächsten Schritt stellten die Forschenden eine Art leitfähige Tinte her. Sie dient als Stromkollektormaterial für den Elektronentransfer. Außerdem bildet sie eine Verkapselung, damit der Akku auch bei hoher Spannung und in verschiedenen Verformungszuständen stabil funktioniert, ohne durch Elektrolytaufnahme aufzuquellen.

Batterien aus Gummi liefern erstaunliche Ergebnisse

Die Energiespeicherdichte soll nach Angaben der Koreaner mit den Werten herkömmlicher Lithium-Ionen-Akkus vergleichbar sein (~2,8 mWh/cm2), bei einer Antriebsspannung von 3,3 Volt oder höher. Daher sei es sogar möglich, Materialien in die Batterie zu integrieren, die für herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus verwendet werden.

Dehnbarer Lithium-Ionen-Akku besteht den Praxistest

Im Praxistest hat sich gezeigt: Die Batterie ist mechanisch sehr stabil und ihre Leistung soll selbst dann bestehen bleiben, wenn sie 1.000-Mal gedehnt wurde.

Außerdem hat das Forscherteam die Elektroden- und Stromkollektormaterialien direkt auf beide Seiten eines Armwärmers aus Spandex gedruckt und eine dehnbare Verkapselung hinzugefügt. Im Anschluss zeigten sie, dass diese Batterie eine intelligente Uhr kontinuierlich mit Strom versorgen konnte, auch während die Kleidung beim An- oder Ausziehen gedehnt wurde.

Mehr lesen zum Thema Batterieforschung:

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.