Aufgerollter Lithium-Akku

Lithium-Akkus zum Aufwickeln

Daejeon (Korea) – Wissenschaftler präsentierten nun einen ersten Prototyp für extrem flexible und kabelförmige Lithium-Akkus. Dank dieser neuartigen Architektur für Batterien bräuchten in Zukunft auch rollbare Displays keinen starren und sperrigen Stromspeicher mehr. Und Geräteentwickler, die beispielsweise elektronische Module in Kleidung integrieren wollen, erhalten deutlich mehr Freiheiten im Produktdesign. Wie solche Wickelakkus aufgebaut werden können, erläutern die Forscher im Fachblatt „Advanced Materials“.

„Diese Entwicklung bedeutet, dass man eine Stromquelle um das Handgelenk, als Kette um den Hals oder um jedes beliebige Körperteil wickeln kann“, sagt Je Young Kim, Leiter der Batterieforschung beim Unternehmen LG Chem in Daejeon. Zusammen mit Forschern einiger koreanischer Universitäten rollte er einen mit Nickel und Zinn beschichteten Kupferdraht zu einer nur gut einen Millimeter dicken Spirale auf. Diese Akku-Anode umhüllten die Forscher mit einem hauchdünnen isolierenden Mantel aus Polyethylenterephthalat (PET). Danach folgten einige Windungen aus einem Aluminiumdraht, der einen guten elektrischen Kontakt zur flexiblen Kathodenschicht aus Kohlenstoff und Lithiumkobaltoxid sicherstellte. Als flüssigen Elektrolyten füllten die Forscher eine Mischung mit Lithiumhexafluorophosphat in den inneren Hohlraum dieses Lithium-Akkus.

Eine Grafik veranschaulicht das Schichtsystem des Wickel-Lithiumakkus.
Aufbau des Lithium-Akkus

Den Prototyp, ummantelt mit einer isolierenden Kunststoffschicht, die Kurzschlüsse beim Tragen am Körper vermeidet, luden Kim und Kollegen mit Spannungen zwischen 2,5 und 4,2 Volt auf. Pro Zentimeter Länge erreichte dieser Stromspeicher eine Ladekapazität von etwa einer Milliamperestunde. Ein 25 Zentimeter langes und gerade mal drei Millimeter dickes Modell lieferte damit genug Strom, um ein LED-Display oder einen MP3-Player zu versorgen. Sowohl in einem engen Radius aufgewickelt als auch mehrfach verknotet blieb dieser Akku vollkommen intakt.

„Ich glaube, dass das ein erster Schritt in die Ära elegant tragbarer Energiequellen ist“, sagt Je Young Kim. Doch bevor solche Wickelakkus in großen Mengen gefertigt werden, wollen die Forscher die Ladekapazität noch weiter erhöhen. Zudem müssen sie noch belegen, dass der Stromspeicher wenigstens einigen hundert Ladezyklen ohne nennenswerten Leistungsverlust standhält. Gelingen diese Verbesserungen, könnten solche Akkus schon bald das Design von E-Readern, Smartphones oder MP3-Playern ändern helfen. Vorstellbar sind auch Kopfhörerkabel, die – etwas dicker als heute – gleichzeitig als Stromspeicher dienen könnten.