Passt sich jeder Form an 11.04.2025, 20:58 Uhr

Batterie wie Zahnpasta – Forscher entwickeln flexible Energiespeicher

Neue Batterie mit flüssigen Elektroden lässt sich frei formen und eignet sich für tragbare Elektronik und weiche Robotik.

Forscher der Universität Linköping haben eine Batterie entwickelt, die jede Form annehmen kann.

Forschende der Universität Linköping haben eine Batterie entwickelt, die jede Form annehmen kann.

Foto: Thor Balkhed

Forscherinnen und Forscher der Universität Linköping in Schweden haben einen flexiblen Energiespeicher entwickelt, der völlig neue Möglichkeiten für die Gestaltung elektronischer Geräte eröffnet. Die Besonderheit: Die Batterie enthält flüssige Elektroden und kann dadurch jede gewünschte Form annehmen – ähnlich wie Zahnpasta aus der Tube. So lässt sie sich ohne Weiteres in tragbare Technik, weiche Roboter oder smarte Textilien integrieren. Ihre Ergebnisse haben die Forschenden in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

„Die Textur ist ein bisschen wie Zahnpasta. Das Material kann beispielsweise in einem 3D-Drucker verwendet werden, um die Batterie nach Belieben zu formen. Dies eröffnet eine neue Art von Technologie“, erklärt Aiman Rahmanudin, Assistenzprofessor an der Universität Linköping.

Elektronik, die nicht stört

In Zukunft sollen weit mehr Geräte mit dem Internet verbunden sein als heute. Expertinnen und Experten gehen davon aus, dass in zehn Jahren über eine Billion vernetzter Geräte weltweit im Einsatz sind. Neben klassischen Technologien wie Smartphones und Laptops rücken dabei tragbare medizinische Systeme in den Fokus: Insulinpumpen, Herzschrittmacher, Hörhilfen oder Sensoren zur Gesundheitskontrolle.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
N-ERGIE Aktiengesellschaft-Firmenlogo
Projektplaner Versorgungsnetze Fernwärme (m/w/d) N-ERGIE Aktiengesellschaft
Nürnberg Zum Job 
Mehrer Compression GmbH-Firmenlogo
Applikationsingenieur Verfahrenstechnik (m/w/d) Mehrer Compression GmbH
Balingen Zum Job 
FERNSTEUERGERÄTE Kurt Oelsch GmbH-Firmenlogo
Montageleiter (w/m/d) FERNSTEUERGERÄTE Kurt Oelsch GmbH
Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI)-Firmenlogo
Projektleiter / Ingenieur (m/w/d) Technisches Gebäudemanagement - Schwerpunkt Versorgungstechnik (HKLS) Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie (Leibniz-HKI)
UKM Universitätsklinikum Düsseldorf Medical Services GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) HKLS / Versorgungstechnik UKM Universitätsklinikum Düsseldorf Medical Services GmbH
Düsseldorf Zum Job 
Maximator Hydrogen GmbH-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur EPLAN P8 - Anlagenbau (m/w/d) Maximator Hydrogen GmbH
Nordhausen Zum Job 
UCG United Consulting Group GmbH-Firmenlogo
(Junior) IT Consultant / Unternehmensberater (w/m/d) UCG United Consulting Group GmbH
Frankfurt am Main Zum Job 
SFS Group Germany GmbH-Firmenlogo
Technischer Projektberater VHF (m/w/d) SFS Group Germany GmbH
Menden (Sauerland) Zum Job 
Technische Hochschule Deggendorf-Firmenlogo
Professorin | Professor (m/w/d) für das Lehrgebiet "Nachhaltige Sanierung und Renovierung" Technische Hochschule Deggendorf
Deggendorf Zum Job 
Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau, Straßenbau oder Siedlungshydrologie Gebäudemanagement Schleswig-Holstein AöR (GMSH)
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Qualitätsingenieur Schmiede (m|w|d) VDM Metals Gruppe
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Trainee Nachhaltigkeitsmanagement (m|w|d) VDM Metals Gruppe
Werdohl, Altena, Unna, Dortmund, Frankfurt Zum Job 
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Trainee Qualitätssicherung / Technische Klärung (m|w|d) VDM Metals Gruppe
Werdohl, Altena, Unna, Dortmund, Frankfurt Zum Job 
VDM Metals Gruppe-Firmenlogo
Initiativbewerbung Ingenieure / Produktionsmitarbeiter (m|w|d) VDM Metals Gruppe
Werdohl, Altena, Unna, Dortmund, Frankfurt Zum Job 
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Prüfingenieur Konstruktiver Ingenieurbau / Bauwesen (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
GEWOBAU Wohnungsgenossenschaft Essen eG-Firmenlogo
Assistenz der Bauleitung für die Instandhaltung und Modernisierung (m/w/d) GEWOBAU Wohnungsgenossenschaft Essen eG
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Sachbearbeiter Landschaftspflege (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hohen Neuendorf Zum Job 
Dawonia-Firmenlogo
Techniker Propertymanagement (m/w/d) in der Immobilienwirtschaft Dawonia
München Zum Job 
AM Planungsgesellschaft für technische Gebäudeausrüstung mbH-Firmenlogo
Projektingenieur / Techniker Versorgungstechnik HLSK (m/w/d) AM Planungsgesellschaft für technische Gebäudeausrüstung mbH
Mannheim Zum Job 
PERI Group-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Klettertechnik & Automation (m/w/d) PERI Group
Weißenhorn Zum Job 

Diese Geräte müssen möglichst unauffällig, leicht und angenehm zu tragen sein. Feste und sperrige Batterien stören dabei. Die neue flüssige Batterie verspricht hier Abhilfe: Sie ist weich, anpassungsfähig und lässt sich direkt in Kleidung oder Körpernähe integrieren.

„Batterien sind der größte Bestandteil aller Elektronik. Heute sind sie fest und ziemlich sperrig. Mit einer weichen und anpassungsfähigen Batterie gibt es jedoch keine Designbeschränkungen. Sie kann auf völlig andere Weise in die Elektronik integriert und an den Benutzer angepasst werden“, so Rahmanudin weiter.

Der Trick mit den flüssigen Elektroden

Der Kern der Innovation liegt in einem neuen Denkansatz. Bisher versuchten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, flexible Batterien durch elastische Materialien zu ermöglichen – etwa durch dehnbare Kunststoffe oder Komponenten, die gegeneinander verschoben werden konnten. Das Problem dabei: Je mehr Energie eine Batterie speichern soll, desto mehr aktive Materialien werden benötigt. Das macht sie dicker und gleichzeitig unflexibler.

Das Team um Rahmanudin fand einen anderen Weg: Statt fester Komponenten verwenden sie flüssige Elektroden, also die Teile der Batterie, die den Strom leiten. So lässt sich der Energiespeicher formen, biegen und sogar dehnen – ohne dass seine Kapazität darunter leidet.

„Hier haben wir dieses Problem gelöst und sind die ersten, die zeigen, dass die Kapazität unabhängig von der Steifigkeit ist“, betont Rahmanudin.

Nachhaltige Rohstoffe statt seltener Metalle

Frühere Versuche mit flüssigen Elektroden setzten auf flüssige Metalle wie Gallium. Dieses Material eignet sich jedoch nur für eine der beiden Elektroden (die Anode) und verliert bei Lade- und Entladevorgängen seine flüssige Konsistenz. Zudem sind viele bisher verwendete Materialien umweltbelastend und schwer verfügbar.

Die neue Batterie aus Linköping besteht hingegen aus leitfähigen Kunststoffen, sogenannten konjugierten Polymeren, und Lignin – einem pflanzlichen Reststoff, der in der Papierproduktion anfällt. Damit ist sie nicht nur formbar, sondern auch nachhaltig.

„Da die Materialien in der Batterie konjugierte Polymere und Lignin sind, sind die Rohstoffe reichlich vorhanden. Indem wir ein Nebenprodukt wie Lignin in ein hochwertiges Gut wie ein Batteriematerial umwandeln, tragen wir zu einem stärker kreislauforientierten Modell bei. Es handelt sich also um eine nachhaltige Alternative“, sagt Mohsen Mohammadi, Postdoktorand am Labor für organische Elektronik (LOE).

Technische Werte und Herausforderungen

Die weiche Batterie kann über 500 Ladezyklen überstehen, ohne spürbar an Leistung zu verlieren. Außerdem lässt sie sich auf das Doppelte ihrer Länge dehnen – auch das beeinträchtigt ihre Funktion nicht. Derzeit erreicht die Batterie eine Spannung von 0,9 Volt. Das ist für viele Anwendungen noch zu wenig. Ziel ist es nun, diese Spannung durch gezielte chemische Veränderungen zu erhöhen.

„Die Batterie ist nicht perfekt. Wir haben gezeigt, dass das Konzept funktioniert, aber die Leistung muss verbessert werden. Die Spannung beträgt derzeit 0,9 Volt. Deshalb werden wir nun versuchen, die Spannung durch die Verwendung anderer chemischer Verbindungen zu erhöhen. Eine Möglichkeit, die wir untersuchen, ist die Verwendung von Zink oder Mangan, zwei Metalle, die in der Erdkruste weit verbreitet sind“, sagt Rahmanudin.

Hier geht es zur Originalpublikation

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

Themen im Artikel

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.