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Mobile Elektronik: Dehn- und implantierbare Minibatterie

Flexibler FolienakkuLaden...

Ein amerikanisch-chinesisches Ingenieurteam ist auf dem Weg zu leicht aufladbaren und maximal strapazierfähigen Minigeräten für allerlei Einsatzgebiete einen Schritt weitergekommen: Der neu entwickelte Batterietyp ist so dünn wie dehn- und biegbar und könnte deshalb problemlos in Textilien eingewebt oder selbst unter die Haut eines ständig bewegten Gelenkes transplantiert werden. Bei Bedarf aufgeladen würde der Energiespeicher drahtlos von außen.

Die Ingenieure um John Rogers von der University of Illinois in Urbana modifizierten für ihr folienähnliches, faltbares Gerät eine Lithiumionen-Batterie, bei der die in Silikon eingebettete elektrodentragenden Segmentscheiben auf raffinierte Weise parallel geschaltet wurden. Die Verbindung wird hierbei durch viele selbstähnliche, s-förmig gewundene Minidrahtanordnungen gewährleistet, die ihrerseits wieder s-förmige Superwindungen ausbilden. Diese Strukturen können daher weit auseinandergezogen werden, ohne die Verbindung zwischen den Segmenten zu verlieren. Sie begeben sich aber auf Grund des Formgedächtnisses des Materials auch wieder in die komprimierte Ausgangsstellung zurück.

Dehn- und drahtlos wiederaufladbar: Die Miniatur-BatterieLaden...
Dehn- und drahtlos wiederaufladbar: Die Miniaturbatterie | Die neue folienähnliche Batterie (a) besteht aus vielen in Silikon eingebetteten, geschichteten Segmenten (b). Diese werden durch s-förmig gebogene Drähte verbunden, die eine übergeordnete größere S-Form einnehmen (c, d). Dadurch wird die Struktur maximal dehnbar ohne dabei an Funktionalität einzubüßen.

Der Batterieprototyp kann eine Leuchtdiode neun Stunden lang mit Energie versorgen und verliert auch nach 20 Aufladezyklen nicht nennenswert an Kapazität, so die Autoren. Die maximale Ausdehnung der Batteriefolie erreiche bis zu 300 Prozent; das Design erlaube zudem, dehnbare induktive Spulen anzuschließen, mit deren Hilfe die Batterie dann drahtlos aufgeladen werden kann. Vor allem an dieser Stelle sehen die Forscher noch Verbesserungsbedarf, bevor ihr Gerät etwa als implantierbarer Energielieferant für Biosensoren dienen könnte: Man müsse etwa daran arbeiten, die Effizienz der drahtlosen Energieübertragung zu erhöhen und zudem Regulationsschaltkreise entwickeln, die das Überladen und die unkontrollierte Entladung des Flexifolienakkus verhindern.

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