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Dienstag, 25.07.2017
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Flexible Plastikfilme als Batterien

Polymer-Batterie kombiniert Leistung eines Kondensators mit Speicherkapazität einer Batterie

Er ist dünn, flexibel und aus Plastik – der Batterie-Prototyp, den jetzt amerikanische Ingenieure in der Zeitschrift „Advanced Materials“ vorstellten. Statt Metallen enthält sie Kunststoffe als Leiter. Die neue Polymer-basierte Batterie kombiniert die Leistung eines Kondensators mit der Speicherkapazität einer Batterie. Besonders interessant könnte das neue Leichtgewicht überall dort sein, wo mit wenig Gewicht viel Leistung gebracht werden muss.
Tayhas Palmore: Polypyrrol ist das Geheimnis der neuen Batterie

Tayhas Palmore: Polypyrrol ist das Geheimnis der neuen Batterie

„Batterien haben Grenzen“, erklärt Tayhas Palmore, Professorin an der Ingenieursfakultät der Brown Universität. „Sie müssen wieder aufgeladen werden. Sie können sehr teuer sein. Und vor allem: Sie liefern nicht sehr viel Leistung. Kondensatoren dagegen, die in vielen elektronischen Geräten zu finden sind, können eine Explosion an Power liefern. Aber sie haben keine Speicherkapazität. Was also, wenn man die Elemente beider, sowohl des Kondensators als auch der Batterie einfach kombiniert?“

Hybrid aus zwei Plastikfilmen


Genau diese Frage haben Palmore und ihr Kollege Hyun-Kon Song bei LG Chem, Ltd. nun beantwortet. Sie experimentierten zunächst mit einem neuen Energiespeichersystem auf der Basis einer Polypyrrol genannten Substanz, einer Kunststoffverbindung, die elektrischen Strom leitet. Die Wissenschaftler nahmen einen dünnen Streifen von goldüberzogenem Plastikfilm und bedeckten sein Ende mit Polypyrrol und einer Substanz, die die Leitfähigkeit des Polypyrrols modizifierte. Mit einem zweiten Film wiederholten sie die Prozedur, diesmal aber verwendeten sie eine andere die Leitfähigkeit verändernde Substanz.

Als Ergebnis erhielten die Forscher ein Hybrid: Zwei durch eine dünne Membran getrennte Plastikfilme, die sich sowohl schnell auf- und entladen lassen wie ein Kondensator, als auch diese Ladung über längere Zeit speichern können, wie eine Batterie. In ersten Tests überraschte der neue „Zwitter“ bereits mit hohen Leistungen: Er besaß die doppelte Speicherkapazität eines Kondensator und hundertmal mehr Energie als eine normale Alkalibatterie.


Vielseitige Anwendungen denkbar


Aber nicht nur die Leistung, auch die Form der neuen Batterie ist eine Besonderheit: Denn mit ihrer dünnen, flexiblen Form ist sie kleiner als ein iPod Nano und so dünn wie eine Overheadfolie. „Wenn man über dieses Polymer nachdenkt, ist klar, dass man Batterien daraus überall einsetzen könnte“, so Palmore. „Man kann Handys oder elektronische Bauteile darin einhüllen. Man kann sogar Gewebe aus diesem Komposit herstellen.“

Nach Ansicht der Forscherin müssen jedoch erst noch ein paar „Kinderkrankheiten“ überwunden werden – darunter eine abnehmende Speicherkapazität nach wiederholtem Laden – bevor die neuartige Batterie marktfähig ist. Dann aber rechnet sie mit großem Interesse sowohl von Batterieherstellern als auch von der NASA und dem U.S.-Militär. „Was wir haben ist ein gutes Konzept“, erklärt sie. „Setze elektroaktive Moleküle in Polymere ein und du erhältst alle Arten von interessanten Materialien, die Energie speichern können.“
(Brown University, 14.09.2006 - NPO)
 
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