Für die technologische Umsetzung ihrer Erfindung liessen sich die findigen Forscher von der traditionellen chinesischen Kalligrafie inspirieren und griffen für den Bau eines ersten Prototypen auf eine Kathode aus Tintenpapier zurück, um die in herkömmlichen Lithium-Ionen-Akkus verbauten Carbon-Materialien zu ersetzen. Der Ansatz soll mithelfen, die Produktion von flexiblen Elektronikgeräten wie etwa Handys oder Tablets voranzutreiben.
Tinte auf Papier als Kathode
«Der Hauptbestandteil von schwarzer Tinte, die in der traditionellen Kalligrafie zum Zeichnen und Malen verwendet wird, ist Kohlenstoff. Ein damit beschriebenes Papier ist porös, dünn, flexibel, leicht und kostengünstig», zitiert «LiveScience» Xinbo Zhang, verantwortlicher Projektleiter am Changchun Institute of Applied Chemistry, einem Forschungsarm der Chinese Academy of Sciences . Die Schlussfolgerung der Forscher wäre deshalb nur logisch: «Tinte auf Papier kann in sehr einfacher Art und Weise als Kathode zum Bau einer Lithium-Luft-Batterie eingesetzt werden», so Zhang.
Diese funktioniert normalerweise über eine Lithium-Anode und eine Kathode, die typischerweise aus einem porösen Kohlenstoffmaterial hergestellt wird, die Luft in die Batterie eindringen lässt. Durch die chemische Reaktion des Lithiums mit dem Sauerstoff aus der Luft wird Elektrizität erzeugt. Beim Wiederaufladen kehrt sich dieser Prozess um. «Aufgrund der ultra-hohen theoretischen Energiedichte dieser Batterien sind sie einer der heissesten Anwärter für die künftige Produktion von flexiblen Elektronikgeräten», ist Zhang überzeugt.
Leistung wie Lithium-Ionen-Akku
Dass die weltweite Nachfrage nach Elektronikbauteilen, die sich in alle möglichen Formen verbiegen lassen, ansteigt, ist mittlerweile kein Geheimnis mehr. Schliesslich könnten dadurch die Hersteller völlig neue Produktionsmöglichkeiten erhalten, die auch flexible Geräte wie Smartphones, Tablets oder Fernseher Realität werden lassen könnten. Entsprechende Ansätze wie der von biegbaren OLED-Displays für Armbanduhren existieren bereits seit geraumer Zeit.
Der innovative Tinten-Akku, an dem Zhang und sein Team arbeiten, kommt dabei schon jetzt beinahe an die Leistung einer aktuellen Lithium-Ionen-Batterie heran und überlebt dem Wissenschaftler zufolge bis zu 1.000 Ladungszyklen. «In Zukunft werden wir uns darauf konzentrieren, eine leichte flexible Beschichtung für unsere Batterien zu finden, die sie vor Korrosion schützen kann», so der Forscher zu den nächsten geplanten Entwicklungsschritten.
(arc/pte)
Die klassische Batterie bekommt Konkurrenz.
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