Eine Möglichkeit, Batterien in fast jeder gewünschten Form herzustellen.

Ein Forscherteam vom Korea Advanced Institute of Science and Technology, der Harvard University und dem Korea Research Institute of Chemical Technology hat eine Möglichkeit entwickelt, Batterien in fast jeder erdenklichen Form herzustellen. In ihrem in der Zeitschrift ACS Nano veröffentlichten Beitrag beschreiben die Forscher den Prozess, mit dem die Batterien und das von ihnen entwickelte Gerät hergestellt werden, um den Klang des Konzepts zu beweisen.

Die Formen vieler kleiner Geräte werden beispielsweise durch die Grenzen von batteriebetriebenen, formschönen Uhren eingeschränkt. Kleine Batterien sind typischerweise münzförmig, rechteckig, zylindrisch oder taschenförmig. Die Forscher entwickelten mit dieser neuen Anstrengung eine neue Methode, um eine Batterie herzustellen, die fast jede beliebige Form haben könnte, die ein Produkthersteller entwickeln könnte.

Die Forscher berichten, dass sie sich für Zink-Ionen-Batterien entschieden haben, weil sie sicher im Freien verwendet werden können – und zwar, weil sie wasserbasierte Elektrolyte verwenden. Sie betrachteten die Herstellungsverfahren für verschiedene Produkte und suchten nach Techniken zur Herstellung von Batteriekomponenten in verschiedenen Formen. Für die Kathode fanden sie heraus, dass das Elektrospinnen es ermöglichte, Batterien in eine gewünschte Form zu schneiden. Für einige andere Teile wurde die Mikrobearbeitung eingesetzt. Für die Verpackung wurde die Stereolithographie verwendet. Die elektrischen Anschlüsse wurden mit einem 3-D-Drucker hergestellt. Sie setzten alle ihre Ideen zusammen und produzierten einige Batterien in Form von Buchstaben, Ringen und Kreisen.

Um ihre Ideen zu testen, schufen die Forscher eine Batterie, mit der ein Lichtsensor betrieben werden kann, der an einem am Finger getragenen Ring befestigt ist. Durch die erfolgreiche Demonstration eines solchen Gerätes zeigte das Team, dass ihre Ideen fundiert waren. Sie stellen fest, dass der gleiche Prozess auch zur Herstellung anderer neuartiger Vorrichtungen verwendet werden könnte und dass auch andere Optionen zur Verfügung stehen, wie z.B. die Verwendung von Zink-Mangan-Batterien zur Versorgung eines Graphensuperkondensators.

Die Forscher stellen auch fest, dass die von ihnen entwickelten Designer-Batterien sehr schnell entladen werden können und in wenigen Minuten vollständig aufgeladen werden können. Sie schlagen vor, dass ihre Batterien in Anwendungen wie implantierbaren oder tragbaren Geräten und anderen neuartigen Produkten verwendet werden könnten.

Mehr Informationen:
Chanhoon Kim et al. Wässrige Zink-Ionen-Hochleistungsbatterien für kundenspezifische elektronische Geräte, ACS Nano (2018). DOI: 10.1021/acsnano.8b02744

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