Das Beste aus zwei Batterie-Welten

Das Start-up Imprint Energy hat einen dünnen und biegsamen Akku entwickelt, der robust ist und statt Lithium mit Zinkelektroden arbeitet.

Einen neuen biegsamen Akku hat das kalifornische Start-up Imprint Energy entwickelt. Der Stromspeicher besteht aus hauchdünnen Zink-Polymer-Schichten und lässt sich auf ein Trägermaterial aufdrucken. Getestet hat Imprint Energy den Akku bereits Sensor-Armbändern. Ziel ist, ihn für tragbare Elektronik, medizinische Geräte, elektronische Etiketten und Umweltsensoren zu vermarkten.

Imprint Energy legt Wert darauf, dass der Akku sicher genug ist, um ihn auch in körpernahen Anwendungen einsetzen zu können. Dank seiner geringen Größe und seiner Biegsamkeit würde er sich auch in Geräten eignen, für die herkömmliche Lithium-basierte Batterien zu sperrig sind. Selbst die kleinsten Formate geben noch genug Strom ab, um sie in sparsamen Sensoren für eine drahtlose Datenübertragung zu verwenden.

Das Start-up hat kürzlich eine Finanzierung von sechs Millionen Dollar von den Investoren Phoenix Venture Partners und AME Cloud Ventures, dem Fonds von Yahoo-Mitgründer Jerry Yang, erhalten. Mit dem Geld will Imprint Energy die Chemie der Akkus noch verbessern und die Markteinführung vorbereiten. Zuvor hatten sich schon die Investoren In-Q-Tel – eine CIA-Unternehmung – und Dow Chemical an der Firma beteiligt.

Das Akku-Konzept ist aus einer Forschungsarbeit der Mitgründerin Christine Ho an der University of California in Berkeley hervorgegangen. Dort hatte sie mit einem Wissenschaftler aus Japan an einem 3D-Druck von mikroskopischen zinkbasierten Akkus gearbeitet.

Deren Vorteil ist, dass Zink als Grundsubstanz chemisch stabiler ist als das verbreitete Lithium. Weil Lithium sehr reaktionsfreudig ist, müssen damit gefertigte Batterien durch eine Umhüllung gesichert werden, die die Konstruktion größer und sperriger macht. Eine Schwierigkeit von Zink-Elektroden ist jedoch, dass sie im Kontakt mit wasserbasierten Elektrolyten mit der Zeit zweigartige Auswüchse bilden, sogenannte Dendriten. Die können, wenn sie lang genug werden, schließlich zum Kurzschluss des Akkus führen. Ho konnte dieses Problem mit Hilfe eines festen Elektrolyts aus einem Polymer lösen. Der macht die Konstruktion zugleich stabiler und erhöht die Kapazität.

Die Imprint-Akkus würden die besten Eigenschaften von Dünnschicht-Lithium- und gedruckten Batterien miteinander verbinden, sagt Mitgründer Brooks Kincaid. Dünnschicht-Lithium-Akkus haben eine begrenzte Lademenge und sind teuer in der Herstellung. Gedruckte Batterien wiederum lassen sich nicht wieder aufladen. Dafür sind sie billiger zu produzieren und in der Regel zinkbasiert, bei höherer Kapazität.

Die Verwendung von Zink zahlt sich auch in den Produktionsanlagen aus. Weil das Metall in der Umwelt stabil ist, sind keine Sicherheitsauflagen zu erfüllen wie in der Produktion von Lithium-Akkus.

„Es gibt eigentlich nur zwei Dinge, die mir bei der Entwicklung neuer Produkte Schlaflosigkeit bereiten: Batterien und Displays“, sagt Steven Holmes, der bei Intel die New Devices Group und das Smart Device Innovation Team leitet.

Obwohl es im Prinzip eine hohe Nachfrage nach biegsamen Akkus gibt, habe sich noch kein Standard herausgebildet, um die Biegsamkeit zu auszumessen, sagt Christine Ho. Das sei frustierend für Kunden, die verschiedene chemische Konzepte miteinander vergleichen wollen. Imprint Energy hat deshalb einen eigenen Teststand gebaut und dort gegen handelsübliche Batterien getestet, die von ihren Herstellern als biegsam vermarktet werden. Die seien alle nach weniger als 1000 Biegevorgängen ihren kaputt gegangen, sagt Ho, während Imprint Energys Modell funktionsfähig blieb.

Laut Ho ist das Start-up auch in Gesprächen darüber, die Akkus in Kleidung oder „eigenartigen Körperteilen wie dem Auge“ einzusetzen. Für das US-Militär hat Imprint Energy zudem ein Projekt begonnen, in dem Akkus für Gesundheitssensoren für Soldaten erprobt werden sollen.

(nbo)