Mit Lithiumionen-Akkutechnik zu formverändernden Materialien

Lithiumionen-Akkus versorgen normalerweise Handys und Notebooks mit Strom. Wenn sie laden oder entladen, verändern sie ihre Form. Diesen bislang unerwünschten Effekt nutzen Forscher am MIT in Boston, um dem Traum von sich selbst verändernden Materialien näher zu kommen. Noch dieses Jahr wollen sie einen Hubschrauber-Rotor zeigen, der damit seine Form ändern kann. Der Vorteil läge darin, je nach Umgebung und Geschwindigkeit die optimale Form anzunehmen.

Was Vögeln mit ihren Federn gelingt, schaffen künstlich erzeugte Flugobjekte bislang nicht. Formverändernde Materialien sind nicht neu: Piezokeramiken ändern ihre Dicke je nach Vorzeichen der angelegten elektrischen Spannung. Temperaturgesteuerte Phasenübergänge haben bei einigen Materialien ebenfalls eine Änderung ihrer Form zur Folge. Doch Piezokeramiken brauchen eine hohe Spannung und verändern ihre Form nur im Mikrometerbereich und temperaturabhängige Verhalten sind schwer in den Griff zu kriegen.

Lithiumionen-Akkus dagegen arbeiten mit einer geringen Spannung von wenigen Volt und sind in der Ausdehnung den Piezokeramiken überlegen. Bislang zeigten Yet-Ming Chiang und Professor Steven R. Hall, dass dieser Effekt prinzipiell für die Formveränderung von großen Gebilden ausreicht. Sie verwendeten dafür prismatische Lithiumionenzellen, die vor allem in PDAs und Mobiltelefonen eingesetzt werden.

Die Zellen sind bislang auf hohe Energiedichte und Ausgangsspannung getrimmt, deshalb steht als nächstes an, Lithiumionen-Akkus auf eine möglichst große Formveränderung hin zu optimieren - also genau das, was die Akkuforscher eigentlich vermeiden wollen.

Die Volumenänderung liegt am Ionenfluss in den Akkus und bleibt selbst dann bestehen, wenn das Material großem Druck ausgesetzt wird. Die Forscher ziehen den Vergleich mit Baumwurzeln, die sogar Asphalt aufbrechen können: Auch hier spielt der Ionenfluss eine maßgebliche Rolle. (jr)