Forschung -

Batterien in fast jeder gewünschten Bauform

Ein Forscherteam vom 'Korea Advanced Institute of Science and Technology', der 'Harvard University' und dem 'Korea Research Institute of Chemical Technology' hat ein Verfahren entwickelt, mit dem man Batterien in fast jeder erdenklichen Form herstellen kann.

In ihrem in der Zeitschrift "ACS Nano" veröffentlichten Beitrag beschreiben die Forscher den Prozess, mit dem die Batterien und das von ihnen entwickelte Element hergestellt wurden, um die Machbarkeit des Konzepts zu beweisen.

Die Formen vieler kleiner Geräte werden beispielsweise durch die Grenzen der Batterieformen eingeschränkt - man denke nur an smarte Uhren. Kleine Batterien sind typischerweise münzenförmig, rechteckig, zylindrisch oder taschenförmig.

Die Forscher entwickelten mit ihrem Projekt eine neue Version der Batterieherstellung, um eine Batterie zu realisieren, die fast jede beliebige Form haben könnte, die einem Produkthersteller keine Probleme bereitet.

Die Forscher berichten, dass sie sich für Zink-Ionen-Batterien entschieden haben, weil sie sich sicher im Freien verwenden lassen, und weil sie wasserbasierte Elektrolyte verwenden.

Sie bewerteten die Herstellungsverfahren für verschiedene Produkte und suchten nach Techniken zur Herstellung von Batteriekomponenten in verschiedenen Formen.

Für die Kathode fanden sie heraus, dass sich mit dem Elektrospinnen Batterien in eine gewünschte Form schneiden lassen. Für einige andere Teile wurde die Mikrobearbeitung eingesetzt.

Für die Verpackung wurde die Stereolithografie ausgewählt. Und die elektrischen Anschlüsse wurden mit einem 3-D-Drucker hergestellt. Die Forscher bewerteten dann alle ihre Ideen 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 sich an einem Fingerring befindet. Durch die erfolgreiche Demonstration eines solchen Gerätes zeigte das Team, dass ihre Ideen fundiert waren.

Man stellte zudem fest, dass sich der gleiche Prozess auch zur Herstellung anderer neuartiger Systeme verwenden lässt, und dass auch andere Optionen vorhanden sind, wie z. B. die Verwendung von Zink-Mangan-Batterien für die Energieversorgung eines Graphensuperkondensators.

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

Schrifttum: Chanhoon Kim et al. High-Power Aqueous Zinc-Ion Batteries for Customized Electronic Devices, ACS Nano (2018). DOI: 10.1021/acsnano.8b02744

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