Kompositierbare Batterien aus dem 3D-Drucker

Batterien gehören wegen giftiger Bestandteile in den Sondermüll – zumindest noch. Schweizer Forscher haben nun einen Stromspeicher entwickelt, der sich innerhalb von wenigen Monaten nahezu komplett auflöst. Die Rede ist von einem ökologischen Wunder.

Der Physiker Gustav Nyström steht in einem Labor der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa in Dübendorf bei Zürich und erklärt, wie die hier entwickelten neuartigen Batterien mit Hilfe eines handelsüblichen 3D-Druckers entstehen.  Auf eine flexible Folie werden verschiedene gelartigen Pasten gedruckt. Eine stromleitende Schicht, eine Elektrode und ein Elektrolyt. "Unsere Gelpasten kommen hier rein und werden dann im Prinzip gedruckt und gespritzt in verschiedenen Strukturen. Und dann baut man die Batterie Schicht für Schicht auf", so Nyström.

Der Physiker Gustav Nyström präsentiert seine Erfindung

Bis zu einem Watt Leistung

Der fertige Stromspeicher sieht aus wie ein aufgedrucktes Muster, das entfernt an einen Schaltplan erinnert. Er ist gerade einmal so groß wie ein Fingernagel, nur einige Mikrometer dick. Dafür hat er eine erstaunliche Leistung. "Bei der Spannung sind wir limitiert auf etwa ein Volt. Und an Leistung denken wir, dass bis zu einem Watt je nach Größe möglich ist", erklärt der aus Schweden stammende Wissenschaftler.

Solch ein gedruckter Mini-Kondensator kann über Stunden Strom speichern und könnte etwa eine kleine Digitaluhr antreiben. Aufladen lässt sich die Batterie beispielsweise mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes - und das tausendfach.

In 60 Tagen abgebaut

Nyström, der in Darmstadt studiert hat und bei der Empa die Abteilung für Zellulose und Holzmaterialien leitet, nennt noch eine überraschende Eigenschaft: Die gedruckte Batterie besteht komplett aus ungiftigen Bestandteilen, die biologisch abbaubar sind - aus Zellulose in Form von Nanofasern und Nanokristallen, aus Kohlenstoff, Glycerin und einer Prise Kochsalz für die Leitfähigkeit. Das bedeutet: der Kondensator ist kompostierbar, das zeigte der Laborversuch: "Wir haben gesehen, dass nach etwa sechzig Tagen nur einzelne Kohlenstoffpartikel übrigbleiben. Und die würden sich auch über längere Zeit abbauen", so Nyström.

Als ökologisches Wunder preist die Empa die kompostierbare Batterie an. Physiker Gustav Nyström sagt bescheiden, man sei begeistert. Und er verweist auf die Anwendungsmöglichkeiten, etwa als Stromlieferant für Sensoren für die Überprüfung von Paketen während des Versandwegs. "Das könnte zum Beispiel im Zusammenhang mit Logistik sein, so intelligente Verpackungen, wo man Sensorik integrieren möchte."

Auch in der Landwirtschaft oder in der medizinischen Labordiagnostik könnten die Mini-Batterien zum Einsatz kommen. Als Ersatz für große Akkus - etwa in E-Autos - eigne sich die Technologie allerdings nicht, sagt der Physiker. Auch dauere es wohl noch ein paar Jahre, bis der kompostierbare Zellulose-Kondensator serienreif ist, aber: "Es funktioniert wirklich gut."

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