Flexible Akkus für biegsame Elektronik
Koreanische Wissenschaftler haben einen Lithium-Ionen-Akku entwickelt, der sich wiederholt biegen lässt, ohne Schaden zu nehmen. Solche Akkus werden künftig für tragbare und flexible Elektronik benötigt.
Wie die koreanische Zeitung Joong Daily berichtet, hat die Forschungsgruppe um Prof. Lee Sang-yeong vom koreanischen Ulsan-Institut für Wissenschaft und Technik zusammen mit neun weiteren Wissenschaftler einen Lithium-Akku entwickelt, der auch wiederholtes Biegen schadlos übersteht. Solche biegsamen Akkus braucht man etwa für Weiterentwicklungen des biegsamen Smartphone G Flex von LG.
(Bild: Ulsan National Institute of Science and Technology)
Die Wissenschaftler nutzten dafür statt eines flüssigen Elektrolytes zwischen Anode und Kathode ein als "plastic crystal polymer" bezeichnetes Material. Das Plastik-Kristall ist flexibel, lässt sich recht einfach auf die Elektroden des Akkus aufdrucken und löst sich auch unter größerer Wärme nicht auf.
Das von den Forschern entwickelte Elektrolyt-Material nimmt einen Zustand zwischen fest und flüssig ein. Es leitet zuverlässig Ionen, ist bis 80 Grad hitzebeständig und 10 mal dünner als das bisher für biegsame Akkus verwendete Polymer-Elektrolyt. Außerdem soll es sich beim Laden und Entladen nicht erhitzen.
Weil das Plastik-Kristall zugleich als Separator dienen kann, ließen sich damit nach Angaben der Forscher sogar Akkus ohne zusätzlichen Separator fertigen, was die Akkus insgesamt leichter und dünner machen würde.
Das Polymerkristall wird ähnlich wie Marmelade aufs Brot auf die Elektroden gestrichen und anschließend mit UV-Licht innerhalb von 30 Sekunden ausgehärtet. Auf diese Weise ließen sich beliebige Akku-Formen herstellen, erklärten die Forscher. Sehr dünne Schichten ließen sich so etwa aufrollen wie ein Telefonkabel.
Wenn Li-Ion-Akkus geladen werden, wandern Lithium-Ionen von der Anode (meist aus Metalloxid) durch das Elektrolyt zur Kathode (oft aus Graphit); gleichzeitig bewegen sich Elektronen in die Gegenrichtung. Beim Entladen fließen die Ionen zurück zur Anode. Die in herkömmlichen Lithium-Akkus verwendeten Flüsssig-Elektrolyte erhitzen sich beim Laden und Entladen, was den Separator im Innern des Akkus bei mechanischer Belastung zum Schmelzen bringen kann. Wenn sich Anode und Kathode dann beim Biegen berühren, löst dieser Kurzschluss eine Explosion aus.
So gab es in der Vergangenheit wiederholt Probleme bei der Entsorgung von Li-Ion-Akkus, weil diese beim Recycling explodierten. Die für das Batterie-Recycling zuständige Stiftung GRS will dies künftig durch neue Sammelbehälter verhindern. (uk)
