Elastisch Akku aus Silikon lässt sich biegen, falten und dehnen

Forscher in den USA haben einen Lithium-Ionen-Akku in ein elastisches Trägermaterial integriert. Dadurch wird der Stromspeicher selbst flexibel. Gedacht ist er unter anderem dazu, künftig Implantate im Körper mit Strom zu versorgen.

Biegsame Sensoren und Displays gibt es schon, jetzt haben US-Forscher dazu den passenden Akku entwickelt: Er ist elastisch und kann gefaltet oder um das Mehrfache seiner Größe gedehnt werden.

Bei dem Akku handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Akku, der in ein durchsichtiges Silikon eingebettet ist. Das elastische Substrat macht auch den Akku biegsam. Er soll künftig flexible Schaltkreise mit Energie versorgen, etwa Implantate, die Funktionen im Körper überwachen.

Sie hätten die Akkuzellen nebeneinander auf engem Raum angeordnet, erklärt Yonggang Huang von der Northwestern-Universität in Evanston im US-Bundesstaat Illinois. Diese hätten sie mit gewendelten Metalldrähten verbunden. "Die Drähte liefern die Elastizität. Wenn wir den Akku dehnen, entfalten sich die welligen Verbindungen, ähnlich wie Garn abgespult wird. So können wir den Akku erheblich dehnen, und er funktioniert immer noch."

S-förmige Schleifen

Die Verbindungen bestehen aus langen Drähten, die in den Zwischenräumen zwischen den Zellen verstaut werden. Sie sind auf eine besondere Weise gewendelt, die die Forscher als Feder in einer Feder bezeichnen: Eine Verbindung zwischen zwei Komponenten ist S-förmig, und in jedem S sind kleinere S-förmige Schleifen. Wird der Akku gedehnt oder gebogen, werden erst die großen und danach die kleinen Schleifen gestreckt.

Der Akku lasse sich um bis zu 300 Prozent dehnen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Nature. Der Prozess sei zudem umkehrbar: Werde der Akku nicht mehr gedehnt oder geknickt, kehrten die Drähte wieder in ihre Ausgangsposition zurück.

Akku am Ellenbogen

Für einen Test schlossen die Forscher an den Akku eine Leuchtdiode (LED) an. Dann falteten, dehnten und verdrehten sie ihn und brachten ihn an einem Ellenbogen an. Der Akku ließ sich von all dem nicht beeindrucken und versorgte die LED weiterhin mit Strom. Acht bis neun Stunden habe er dabei durchgehalten. Geladen wird der Akku drahtlos per Induktion. Der Prototyp überstand 20 Ladezyklen mit nur wenig Kapazitätsverlust.

Hinter dem Projekt stehen zwei Experten für elastische Elektronik: Huang und sein Kollege John Rogers von der Universität von Illinois in Urbana-Champaign arbeiten schon seit rund sechs Jahren zusammen an elastischen Schaltkreisen. 2011 stellten sie einen flexiblen Sensor vor, der auf die Haut aufgeklebt wird.