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Donnerstag, 24.04.2014

Batterien aus dem Drucker

Zink-Mangan-Schichten liefern Strom und lassen sich aufdrucken

Lange galten Batterien als sperrig und schwer. Ganz anders eine jetzt entwickelte, neuartige Variante: Sie ist dünner als einen Millimeter und leichter als ein Gramm. Und: Die Batterie lässt sich kostengünstig herstellen – im Siebdruckverfahren. Sie könnte zukünftig auf EC-Karten oder sogar T-Shirts zum Einsatz kommen.
Aufdruckbare Zink-Mangan-Batterie

Aufdruckbare Zink-Mangan-Batterie

Musste man früher wegen jeder Überweisung und jedem Kontoauszug zur Bank sausen, lassen sich Bankgeschäfte heute bequem von zu Hause erledigen. Doch wo ist nur wieder der Zettel mit den Transaktionsnummern, kurz TANs? Künftig könnte einem die Suche nach der Nummer erspart bleiben: Ein Druck auf die EC-Karte, und ein kleines darin integriertes Display zeigt die zu verwendende TAN-Nummer an. Nur noch abtippen, und los geht’s.

Weniger als ein Millimeter dick und aufdruckbar


Basis für dieses Szenario: eine druckbare Batterie, die sich im großen Maßstab kostengünstig herstellen lässt. Entwickelt hat sie ein Forscherteam um Professor Reinhard Baumann von der Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz gemeinsam mit Kollegen der TU Chemnitz und der Menippos GmbH. „Unser Ziel ist es, die Batterien bei entsprechender Massenproduktion zu einem Preis im einstelligen Centbereich herstellen zu können“, sagt Andreas Willert, Gruppenleiter am ENAS.

Die Eigenschaften der Batterie unterscheiden sich erheblich von denen herkömmlicher: Die druckbare Variante bringt weniger als ein Gramm auf die Waage, ist nicht mal einen Millimeter dick und lässt sich daher beispielsweise in Scheckkarten integrieren. Die Batterie enthält kein Quecksilber und ist damit umweltverträglich. Ihre elektrische Spannung liegt mit 1.5 Volt im normalen Bereich. Schaltet man mehrere Batterien hintereinander, lassen sich auch Spannungen von 3 Volt, 4.5 Volt und 6 Volt realisieren.

Wechselnde Schichten aus Zink und Mangan


Aufgebaut ist die neuartige Batterie aus verschiedenen Schichten: unter anderem einer Anode aus Zink und einer Kathode aus Mangan. Zink und Mangan reagieren miteinander und produzieren Strom. Die Anoden- und die Kathodenschicht verbrauchen sich durch diesen chemischen Prozess jedoch allmählich. Die Batterie ist daher für Einsätze gedacht, die eine begrenzte Lebensdauer oder begrenzten Strombedarf haben – etwa Grußkarten.

Gedruckt werden die Batterien im Siebdruck-Verfahren, ähnlich wie bei T-Shirts und Schildern. Dabei presst eine Art Gummilippe die Druckpaste durch ein Maschennetz auf das Substrat. Eine Schablone deckt die Stellen ab, die nicht bedruckt werden sollen. Mit diesesm Verfahren lassen sich verhältnismäßig große Mengen Druckpaste aufbringen – die einzelnen Schichten sind etwas dicker als ein Haar. Im Labormaßstab haben die Forscher die Batterie bereits hergestellt. Ende des Jahres könnten die ersten Produkte realisiert sein.

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