Anzeige

Batterie-Revolution aus dem 3D-Drucker: Mini-Speicher lässt sich kompostieren

07. Juni 2021

Zeigefinger mit Kondensator
Die biologisch abbaubare Batterie besteht aus vier Schichten, die alle nacheinander aus einem 3D-Drucker fließen. Das Ganze wird dann wie ein Sandwich zusammengefaltet, mit dem Elektrolyten in der Mitte. Foto: Gian Vaitl / Empa
Aus Papier, Kohlenstoff und einer Prise Salz stellen Schweizer Forscher einen Superkondensator für Sensoren und Sender im Internet der Dinge, die Überwachung der Umwelt und die Landwirtschaft her. Hergestellt wird die Batterie im 3D-Druck.
Anzeige
Anzeige


Recyceln? Völlig überflüssig bei einem neuen Mini-Superkondensator, den Forscher an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf entwickelt haben. Sie enthält fast ausschließlich Kohlenwasserstoffe, also organisches Material, das aus der Pflanzenwelt stammt und kompostierbar ist. Als Materialien setzen Xavier Aeby und sein Doktorvater Gustav Nyström, die im Empa-Labor für Cellulose & Wood Materials arbeiten, Ruß, Aktivkohle, Grafit, Zellulose, Glycerin und andere Alkohole sowie Kochsalz als einzige nicht-organische Komponente ein. Wenn diese Batterie am Ende ihres Lebenszyklus angekommen ist, zersetzt sie sich innerhalb von zwei Monaten in der Natur oder auf dem Komposthaufen. Nur ein paar sichtbare Rußpartikel bleiben übrig. Das bisschen Kochsalz, das die Batterie enthält, verkraftet die Natur problemlos.

Revolutionärer Stromspeicher: Auf die Tinten kommt es an

Die Produktionsanlage für den revolutionären Stromspeicher sieht völlig unspektakulär aus. Es handelt sich um einen schlichten 3D-Drucker, der allerdings spektakulär zusammengesetzte Tinten verspritzt. Um die Rohstoffe, beispielsweise Cellulose-Nanofasern und Cellulose-Nanokristallite der Kohlenstoff in verschiedenen Zuständen in Tinte zu verwandeln, benötigen die Forscher neben Glycerin zwei weitere Alkoholsorten. Eine Prise Kochsalz sorgt für die ionische Leitfähigkeit.

Anzeige
Anzeige

Kennen Sie schon unseren Podcast Druckwelle zur additiven Fertigung? Hier reinhören und alle 14 Tage Informationen zur 3D-Druck-Technologie hören.

Lange Versuchsreihen mit Batterie

Der Superkondensator besteht aus vier Schichten, die nacheinander auf eine Unterlage gedruckt werden. Zum Schluss wird das flexible Gebilde zusammengefaltet, fertig ist der Stromspeicher.

Lange Versuchsreihen seien nötig gewesen, bis alle Parameter stimmten, alle Komponenten zuverlässig aus der Düse des Druckers flossen und der Kondensator schließlich funktionierte. Aeby: „Als Forscher wollen wir ja nicht nur herumprobieren, sondern auch verstehen, was im Inneren unserer Materialien geschieht.“

Anzeige
Anzeige

Batterie voll oder leer? Dieser Trick zeigt es in Sekunden

Tausende Lade- und Entladezyklen bei Batterie-Revolution

Der Mini-Kondensator kann Strom stundenlang speichern. Er übersteht tausende Lade- und Entladezyklen und voraussichtlich auch jahrelange Lagerung, selbst bei frostigen Temperaturen. Außerdem ist der Kondensator resistent gegen Druck und Erschütterung. Die Kapazität der Prototypen reicht aus, um eine kleine Digitaluhr zu betreiben.

Anzeige
Anzeige

Aeby hat Mikrosystemtechnik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne studiert und ist für seine Doktorarbeit zur Empa gewechselt. Nyström und sein Team forschen seit Jahren an funktionalen Gelen auf Basis von Nanocellulose. Das Material ist nicht nur ein umweltfreundlicher, nachwachsender Rohstoff, sondern durch seine innere Chemie äußerst vielseitig einsetzbar.

Schlüsselbaustein fürs Internet der Dinge

Der Superkondensator könnte zu einem Schlüsselbaustein für das Internet der Dinge werden, erwarten Nyström und Aeby. Man könne solche Kondensatoren mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes sekundenschnell aufladen. Dann würden sie über Stunden Strom für einen Sensor oder Mikrosender liefern. So könnte man zum Beispiel den Inhalt von Paketen während des Transports überwachen und feststellen, ob zulässige Höchsttemperaturen überschritten oder die Umgebung zu feucht war. Auch die Stromversorgung von Sensoren zur Umweltüberwachung und in der Landwirtschaft ist denkbar. Man müsse die Stromspeicher nach dem Ende ihrer „Dienstzeit“ nicht wieder einsammeln, sondern könnte sie der Natur überlassen.

Lesen Sie auch:Stromausfall – neues Tool soll Städte unabhängig machen

Auch für Selbsttestgeräte geeignet

Zur wachsenden Zahl elektronischer Kleinstgeräte wird auch die patientennahe Labordiagnostik beitragen, die derzeit boomt. Kleine Testgeräte für den Einsatz am Krankenbett oder Selbsttestgeräte für Diabetiker zählen dazu. Auch für solche Anwendungen könnte sich der kompostierbare Zellulose-Kondensator gut eignen.



Ein Beitrag von:

Anzeige
Anzeige

Top Stellenanzeigen

Teamleiter (m/w/d) Vertrieb und Kalkulation TGA
LIST Ingenieure GmbH & Co. KG

22.09.2026
Bielefeld
Senior Projektingenieur (m/w/d) – EMSR-Technik – Projektmanagement
REUTERS INGENIEUR GmbH

22.09.2026
Hofheim
Technische*r Angestellte*r (Techniker*in oder Ingenieur*in) Werkstofftechnik, Physiktechnik, Maschinenbau
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP)

22.09.2026
Garching
Ingenieurin (m/w/d) / Techniker (m/w/d) der Mess- und Regelungstechnik für Gebäudeautomation
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein (GMSH)

22.09.2026
Eutin, Lübeck
Leitung Entwicklung (w/m/d) Mechatronische Systeme / Industrielle Sicherheits- und Automatisierungstechnik
Bernstein AG

22.09.2026
Porta Westfalica
Planungsingenieur (w/m/d) und Projektsteuerung – Verkehrsinfrastruktur und Gleisplanung
Ruhrbahn GmbH

22.09.2026
Essen
Gruppenleiter:in Automatisierungstechnik
TraveNetz GmbH

22.09.2026
Lübeck
Bauleiter (m/w/d) Rohrsanierung / Kanalsanierung
Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG

22.09.2026
München, Neumarkt in der Oberpfalz, Nürnberg, Regensburg
Vertriebsingenieur / Projektingenieur (m/w/d) im Außendienst – Südbayern
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG

22.09.2026
verschiedene Einsatzorte
Bauingenieur / Verkehrsingenieur (w/m/d) Straßenplanung/Straßenbauprojekte
Die Autobahn GmbH des Bundes

22.09.2026
Nürnberg
Senior Manager System Engineering Power Systems (all genders)
VINCORION Advanced Systems GmbH

23.09.2026
Altenstadt
Bauingenieurin / Bauingenieur (w/m/d) für den Bereich Straßenbau im Geschäftsbereich 3 „Erhaltung, Kompetenzzentrum Brücken“
Landesamt für Straßenbau und Verkehr Schleswig-Holstein

23.09.2026
Kiel, Flensburg, Rendsburg, Itzehoe, Lübeck
Strategic Account Manager (m/f/x)
via Richard Hönig Wirtschaftsberatungen

22.09.2026
München
Bauleiter Hochbau, Baumanagement – LPH 6-9, Industrie & Gewerbe (m/w/d)
RSE+ Architekten Ingenieure GmbH

23.09.2026
Stuttgart, Kassel, Göttingen
Bauingenieur (m/w/d) als Produktmanager Weiterbildung
Bildungszentren des Baugewerbes e.V. (BZB)

23.09.2026
Krefeld
Teamleitung Verkehr & Wasser (w/m/x)
Sweco GmbH

23.09.2026
Hannover
Hardware- und Firmware-Entwickler (m/w/d)
AWITE Bioenergie GmbH

23.09.2026
Langenbach (Bayern)
Projektleiter (m/w/d)
Frozen Fish International GmbH

23.09.2026
Bremerhaven
Quality Manager (m/w/d)
SEG Electronics GmbH

24.09.2026
Kempen
Ingenieur für Netzanschlussregeln (m/w/d)
TenneT

24.09.2026
Bayreuth

Weitere Artikel



Anzeige
Anzeige